Анотація до роботи:

Вишивана І.Г. Оптична провідність невпорядкованих сплавів та напівпровідників. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2007.

В роботі розвинуто метод кластерного розкладу для двохчасових функцій Гріна термодинамічного потенціалу і електропровідності невпорядкованого кристалу. Електронні стани системи описані в рамках багатозонної моделі сильного зв’язку. Розрахунки базуються на діаграмній техніці для температурних функцій Гріна. За нульове одновузлове наближення в цьому методі кластерного розкладу вибрано наближення когерентного потенціалу. Показано, що вклади процесів розсіяння електронів і фононів на кластерах зменшуються із збільшенням числа вузлів в кластері за деякими малими параметрами. Досліджено ефекти в частотній залежності оптичної провідності невпорядкованих сплавів і напівпровідників, що пов’язані з виникненням квазіщілини в енергетичному спектрі електронів в результаті сильних електронних кореляцій (кулонівської квазіщілини) та атомного впорядкування.

1. В дисертаційній роботі на основі методу кластерного розкладу для одно - і двохчастинкової функцій Гріна виконано узагальнення теорії енергетичного спектру електронів та високочастотної (оптичної) електропровідності невпорядкованих сплавів та напівпровідників з врахуванням електрон-фононної та електрон-електронної взаємодій. За нульове одновузлове наближення в цьому кластерному розкладі вибирається наближення когерентного потенціалу. Показано, що внески в електропровідність процесів розсіяння електронів на кластерах зменшується із збільшенням числа вузлів в кластері за деяким малим параметром.

2. Вперше в результаті розрахунків показано, що виникнення квазіщілини в енергетичному спектрі електронів еквіатомного сплаву Fe-Co зумовлено не тільки атомним впорядкуванням, але і кулонівським відштовхуванням електронів, яке залежить від магнітного впорядкування.

3. Вперше досліджено ефекти частотної залежності електропровідності впорядкованих фаз сплавів Fe-Co, Fe-Al, пов’язані з виникненням квазіщілини в енергетичному спектрі електронів при атомному і магнітному впорядкуваннях. В результаті розрахунків та порівняння з експериментальними даними встановлено, що із збільшенням степені далекого атомного порядку еквіатомних сплавів Fe-Co, Fe-Al квазіщілина в енергетичному спектрі електронів набуває більш вираженого характеру. Це призводить до більш вираженого піку на кривій енергетичної залежності оптичної провідності, положення якого відповідає положенню правого краю квазіщілини.

4. Вперше в результаті розрахунків встановлено, що зміна електропровідності сплаву при збільшенні температури зумовлена не тільки зміною затухання електронних станів, але і зміною енергетичного спектру електронів. Вплив першого фактору призводить до зменшення електропровідності за умови відсутності другого фактора. Показано, що взаємодія електронів з коливаннями кристалічної решітки призводить до ефекту “замиття“ квазіщілини в енергетичному спектрі, яка виникає при впорядкуванні сплаву. Якщо рівень Фермі знаходиться в області діелектричної квазіщілини, то “замиття” квазіщілини завдяки взаємодії електронів з коливаннями кристалічної решітки призводить до збільшення густини електронних станів на рівні Фермі і, відповідно, при переважному внеску цього фактора, до протилежного ефекту збільшення електропровідності. Перевага того чи іншого фактору впливу на температурну залежність електропровідності визначається електронною і атомною структурою сплаву.

5. Вперше показано, що для магнітно впорядкованого сплава Fe_0,5Co_0,5 густина електронних станів на рівні Фермі, який знаходиться в області кулонівської квазіщілини, збільшується завдяки ефекту “замиття” квазіщілини, а час релаксації електронів зменшується при збільшенні температури. Цим в роботі пояснюється аномальна залежність електроопору сплава Fe_0,5Co_0,5 від температури.

6. Розвинений в роботі метод дозволяє досліджувати вплив атомного та магнітного впорядкувань на енергетичний спектр, рівноважні та кінетичні властивості невпорядкованих систем на основі перехідних та рідкісноземельних елементів та їх сполук. Розуміння мікроскопічної природи частотної та температурної залежності електропровідності може мати важливе практичне застосування при розробці фізичних основ створення нових резистивних матеріалів для сучасної електроніки та прогнозування зміни їх властивостей при структурно-фазових перетвореннях.

Публікації автора:

1. Репецкий С.П., Вышиваная И.Г. Оптическая проводимость неупорядоченных сплавов и полупроводников // Металлофиз. новейшие технол. – 2004. – Т. 26, № 7. – С. 887 – 909.

2. Repetskii S.P., Vyshivanaya I.G. Optical Conductivity of Ordering Alloys // The Physics of Metals and Metallography. – 2005. – V. 99, N 6. – P. 558 – 566.

3. Репецкий С.П., Вышиваная И.Г. Электропроводность магнитоупорядочивающихся кристаллов // Металлофиз. новейшие технол. – 2007. – Т. 29, № 5. – С. 587 – 610.

4. Репецкий С.П., Татаренко В.А., Вышиваная И.Г., Мельник И.Н. Природа аномальной температурной зависимости электросопротивления сплава Fe_0,5Co_0,5 // Металлофиз. новейшие технол. – 2007. – Т. 29, № 6. – С. 787 – 804.

5. Вишивана І.Г., Репецький С.П., Шахов І.В. Електронна структура та оптична провідність сплаву Fe_0,5Co_0,5 // Укр. фіз. журн. – 2005. – Т. 50, № 3. – С. 272 – 276.