Electrophysical and structural-sensitive properties of liquid te doped by 3d transition metals

V. Sklyarchuk, Yu. Plevachuk
2004 Journal of Physical Studies  
Львiвський нацiональний унiверситет iменi Iвана Франка, фiзичний факультет вул. Кирила i Мефодiя, 8, Львiв, 79005 (Отримано 4 червня 2004 р.) Проведено вимiрювання електропровiдности σ, термо-е.р.с. S i в'язкости η рiдкого телуру з домiшками 3d перехiдних металiв у широкому температурному iнтервалi в середовищi аргону. Показано, що домiшки Ti, V, Cr, Mn знижують σ i незначно пiдвищують S, а домiшки Fe, Co, Ni, Cu пiдвищують σ i зменшують S. Домiшки перехiдних металiв пiдвищують в'язкiсть усiх
more » ... ть в'язкiсть усiх дослiджених розплавiв. На базi отриманих результатiв зроблено припущення, що додавання 3d металу зi складною зовнiшньою електронною конфiґурацiєю приводить до стабiлiзацiї при плавленнi зв'язкiв й утворення складних атомних, молекулярних комплексiв. Отриманi результати σ(T ), i S(T ) iнтерпретуються на базi механiзму розсiяння електронiв провiдности на вiртуальних зв'язаних станах. Ключовi слова: перехiднi метали, термо-е.р.с., електропровiднiсть, в'язкiсть, гiбридизацiя. PACS number(s): 66.20.+d, 71.22.+i I. ВСТУП Телур у твердому станi належить до напiвпровiдникiв. Рiдкий телур займає промiжне мiсце мiж напiвпровiдниками й металами, тому розумiння його властивостей є важливим при вивченнi розплавiв. Незважаючи на численнi теоретичнi й експериментальнi дослiдження електронної та молекулярної структури телуру [1-3], її еволюцiя зi змiною температури все ще остаточно не проаналiзована. Структурний розгляд свiдчить про те, що деякi елементи кристалiчної будови (розiрванi молекулярнi ланцюжки) зберiгаються в рiдкому станi й руйнуються при подальшому нагрiваннi [1]. Вважається, що пiсля плавлення при T m розплави ще є мiкрогетерогенними в деякому температурному дiяпазонi через збереження двох структур з переважаючими ковалентними й, вiдповiдно, металевими зв'язками. Це явище вiдоме як ефект пiсляплавлення i може бути описаним кiлькiсно в межах кластерної моделi [4] . У цiй моделi оцiнюється значення параметра, який характеризує об'ємну долю мiкродiлянок, що певною мiрою зберiгають структуру твердої фази. Оцiнити значення величини та її температурну залежнiсть можна з рiзних структурночутливих властивостей, зокрема з в'язкости. У цiй статтi ми розглядаємо результати експериментальних дослiджень електропровiдности, термое.р.с. i в'язкости рiдкого телуру з домiшками 3d перехiдних металiв. Загальнi теоретичнi аспекти таких систем у принципi побудованi [5, 6], а для опису електрофiзичних властивостей d-станiв у таких домiшкових станах можна використати процедуру, запропоновану в [7], в основi якої лежить iдея про вiртуальнi зв'язанi стани. Ця процедура розроблена для опису магнетних властивостей домiшкових атомiв, однак во-на важлива i для розумiння процесiв розсiяння електронiв у таких системах. II. ОСОБЛИВОСТI ЕКСПЕРИМЕНТУ Об'єктами експериментального вивчення були розплави Te + 3%M e(M e = Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu). Вимiрювання в'язкости проведено на автоматизованому, керованому комп'ютером вiскозиметрi з поворотним тиґлем [8] . Температуру вимiрювали за допомогою (Pt-Rh)Pt термопари, розмiщеної вiдразу пiд поворотним контейнером на мiнiмально допустимiй вiдстанi вiд його дна. Перiод i логарифмiчний декремент загасання коливань визначали за допомогою оптичної системи. Розрахунок й аналiз перiоду та логарифмiчного декременту загасаючих крутильних коливань проводили в автоматичному режимi з використанням спецiяльно розробленої програми, що виключає суб'єктивну складову похибки вимiрювань. Розрахунок абсолютних значень в'язкости зроблено згiдно з модифiкованим рiвнянням Роско для зразкiв цилiндричної форми з вiдкритою поверхнею. Вимiрювання проведено в атмосферi 90%Ar + 10%H 2 при швидкостях нагрiву-охолодження 120 К/год. Похибка вимiрювань не перевищувала 5%. Вимiрювали електропровiднiсть i термо-е.р.с. при високих температурах, тому з метою збереження постiйного хемiчного складу, а також запобiгання процесiв випаровування летких компонент експерименти проводили в умовах надлишкового тиску аргону (до 30 МПа). Використано тризоннi дворадiуснi комiрки (радiуси рiзнi, але сумiрнi), виготовленi з нiтриду бору у виглядi вертикальних контейнерiв з внутрiшньою робочою порожниною. Необхiднiсть таких комi-245
doi:10.30970/jps.08.245 fatcat:a3q2vbiyarg2dpwffkge6gvejy