بخشی از مقاله
چکیده
اندازهکیريهاي ترابردي به روي آلیاژهاي نیمه هادي CeNiSn براي درك بهتر خواص پیچیده این نیمه هاديها در دماي پایین انجام شده است. اندازهگیريهاي مقاومت الکتریکی نشان میدهد که با جایگزین کردن Ru و Pd به جاي Ni افزایش مقاومت الکتریکی در دماي پایین کاهش می یابد. افزون بر این مقاومت الکتریکی آلیاژ CeNi0.85Rh0.15Sn شروع حالت پایه شبکه-کاندو همدوس را در دماي کمتر از 18 K و رفتار وابسته به T2 را در پایین تر از 7 Kنشان می دهد.
مقدمه
از میان ترکیبهاي کاندو با چگالی حاملهاي رقیق، ترکیبهاي CeNiSn و CeRhSb که به صورت ساختار نوع- TiNiSn اورتورومبیک کریستاله میشوند، به طور وسیعی با استفاده از انواع روشهاي آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفتهاند2، .[1 ] از خواص ترابردي و حرارتی در دماهاي پایین نشانههایی مبنی بر وجود گاف نواري کوچکی در حدود چند کلوین در انرژي فرمی - EF - مشاهده شده، به ویژه این که به خاطر افزایش ناگهانی در مقاومت در دماهاي پایینتر از 10K و کاهش تدریجی در مقدار گرماي ویژه تقسیم بر دما - C/T - حضور این گاف محرزتر میشود. مطالعات میکروسکوپی نظیر NMR و پراش ناکشسان نوترونی در آلیاژ نیمرساناي CeNiSn طبیعت منحصر بفرد گاف انرژي را در این آلیاژها بیشتر مشخص میکند.
[5-3] براي مثال میزان پایداري اسپین-شبکه در هسته 119Sn - 1/T1 - رفتار وابسته به دماي شبه- T3 را نشان میدهد که به عنوان گاف V شکل در طیف برانگیخته اسپینی فرض شده است .[3] مطالعات تجربی پراش ناکشسان نوترونی در ترکیب تک کریستال CeNiSn در یک ناحیه پهن Q در دماي کمتر از 2 K، دو نوع برانگیختگی نواري را در 2 و mev 4 در ناحیه بخصوص Q نشان میدهد که گویاي تشکیل برهمکنش پادفرومغناطیسی دینامیکیباشد می 5]،.[4 بستگی Q در برانگیختگی نواري در 4 mev نشان دهنده برهمکنش پادفرومغناطیسی شبه یک بعدي در راستاي محور - b میباشد کهعمدتاً در راستاي محور- b قطبی می شود.
اندازه گیري هاي ظرفیت گرمایی بر 4 نمونه تک کریستال CeNiSnبا غلظت هاي مختلف تشکیل گاف نواري در 6 را در نوار شبه-ذره تأیید می کند .[8-6] این نشان می دهد که ناخالصی اثر ضعیفی بر ساختار گاف نواري دارد. برعکس این وضعیت درظرفیت گرمایی، افزایش مقاومت الکتریکی در دماي پایینتر از 10 K براي خالصترین کریستال در تمامی سه محور ضعیفتر است .[8-6] اندازهگیريهاي قدرت حرارتی نشان میدهد که یک همسانگردي کریستالقوي براي خالصترین وجود دارد. این نتایج نشان میدهند که نقش ناخالصی در جزئیات ساختار نوار و در نتیجه مکانیزم ترابردي باید تعیین شود.
مطالعه آلیاژسازي CENiSn نشان می دهد که - گاف نواري - با افزودن حدود %10 زیر شبکه Cuیا Ni گاف نواري شودبسته می .[11-9] پس میتوان نتیجه گرفت که یک شبکه Ce منظم - یعنی یک شبکه کاندو همدوس - و همچنینمحلییک محیط یونهاي براي ایجاد گاف نواري دماي پایین در CeNiSn نقش اساسی را ایفا میکند. در این گزارش نتایج جایگزینی Ruیون ، Rh و Pd با جایگاه Ni در CeNiSn ارائه میشود. مطالعات فعلیکهنشان میدهد - گاف انرژي در - CeNiSn با جایگزینی Ru %15 ، Rh و، Pd با یون Ni گاف انرژي در CeNiSn به شدت کاسته میشود. مقاومت الکتریکی آلیاژ جایگزین شده Rh حضور حالت پایه شبکه-کاندو همدوس را در دماي کمتر از 18K نشان میدهد.
تهیه نمونه و روش آزمایش
نمونههاي بس بلور CeNi0.85T0.15Sn - T=Ni, Ru, Rh and Pd - با ذوب عناصر اولیه، هر کدام با خلوص %99/99 به روش جرقه الکتریکی تحت اتمسفر آرگون بسیار خالص در دانشگاه شهید بهشتی ساخته شد. سپس این نمونهها به صورت پودر درآورده شده و با پراش اشعه ایکس با دستگاه زیمنسگیري طیف شدند. اندازهگیري مقاومت الکتریکی به روش اتصال چهارنقطه اي بینتا K 300 4/2 در آزمایشگاه گرنوبل فرانسه انجام شد.
نتایج و تحلیل داده ها
. با آنالیز این طیف ها مشخص شد که نمونه اصلی و هاي جایگزین شده با ساختارارتورومبیک نوع TiNiSi– و با گروه فضایی Pnma تشکیل شده اند. با استفاده از طیف هاي پراش به دست آمده، مقادیر ثابت هاي شبکه محاسبه شد که در جدول 1 آورده شده است.
