Псевдощелевое состояние и сильное рассеяние носителей тока на локальных спиновых моментах как механизмы появления полупроводниковых свойств почти стехиометрических сплавов железо–ванадий–алюминий

Abstract

Получены новые экспериментальные свидетельства для обоснования физической природы полупроводниковых свойств сплавов Fe₂–xV₁+x Al с составами вблизи стехиометрического (x = 0). Исследована низкотемпературная термоэдс двух сплавов характерных составов, в одном из которых, обогащенном ванадием, проявляется существование псевдощели в плотности состояний электронов с энергией Ферми, а в другом, обедненном ванадием, обнаруживается более сильное влияние рассеяния электронов на локализованных спинах. Полученные в экспериментах температурные зависимости термоэдс при низких температурах имеют впервые обнаруженные характерные аномалии, которые, согласно проведенному анализу, отвечают проявлениям упомянутых эффектов. На основе имеющихся теорий выполнена интерпретация аномальных вкладов обоих эффектов (типов), определены характеризующие их параметры и установлены условия их проявления в сплавах, обедненных и обогащенных ванадием. Получены данные по термоэдс в магнитном поле и обнаружено значительное уменьшение термоэдс с ростом напряженности поля, которое подтверждает основную роль механизма рассеяния носителей тока на локализованных моментах.

Отримано нові експериментальні свідчення для обгрунтування фізичної природи напівпровідникових властивостей сплавів Fe₂–xV₁+x Al із складами поблизу стехіометричного (x = 0). Досліджено низькотемпературну термоерс двох сплавів характерних складів, в одному з них, який збагачено ванадієм, проявляється існування псевдощілини в щільності станів електронів з енергією Фермі, а в іншому, який збіднено ванадієм, виявляється сильніший вплив розсіяння електронів на локалізованих спінах. Температурні залежності термоерс при низьких температурах, які отримано в експериментах, мають уперше виявлені характерні аномалії, які, згідно з проведеним аналізом, відповідають проявам згаданих ефектів. На підставі наявних теорій виконано інтерпретацію аномальних вкладів обох єфектів (типів), визначено параметри, що характеризують їх, та встановлено умови їх прояву в сплавах, збіднених та збагачених по складу ванадієм. Отримано дані по термоерс в магнітному полі і виявлено значний ефект зменшення термоерс із зростанням напруженості поля, який підтверджує основну роль механізму розсіяння носіїв струму на локалізованих моментах.

New experimental data are obtained which substantiate the physical nature of semiconductor properties of Fe₂–xV₁+x Al alloys with almost stoichiometrical composition (x = 0). We investigated low temperature thermoelectric power of two alloys of characteristic compositions: one alloy, enriched with vanadium, exhibited a pseudogap in the density of states of electrons with Fermi energy and the other one vanadium depleted, more strong influence of the scattering of electrons by localized spins is revealed. The experimental temperature dependences of thermoelectric power at low temperatures displayed characterristic anomalies that were observed for the first time and which in line with our analysis conform to the manifestations the effects above. Using the existing theories, the anomalous contributions of the both effects (types) were interpreted, the parameters, characterizing them have determined and the specific features of their presence in V-depleted and V-enriched alloys have also established. The data for thermoelectric power in magnetic field were obtained. It is found that thermoelectric power decreases considerably with increasing field intensity, confirming the key role of the mechanism of current carrier scattering by localized moments.