Динаміка спінових систем та мікрохвильове поглинання в напівпровідниках та низькоомних твердих розчинах

Виявлено, що резонансне ЕДСР поглинання корелює зі значним нерезонансним мікрохвильовим поглинанням (НМП)  (див. рис. 3, праворуч), яке зумовлене НВЧ-провідністю зразків за рахунок термоактивованого стрибкового руху електронів вздовж дислокаційних диполів. З температурної залежності величини НМП у темряві (рис. 4, кр. 1) визначена енергія активації стрибків електронів e1 @ 0, 4 мэВ у вузькій Хаббардівській зоні, пов'язаній з дислокаційними станами. Виявлено різке зменшення сигналів ЕДСР і НМП при міжзонному підсвічуванні (негативна фотопровідність)  (рис. 4, кр. 2) та вивчено кінетику їх спаду і поновлення при вмиканні-вимиканні підсвічування. Аналіз цих результатів показує, що електрони захоплюються на ДД з системи дрібних донорів ТД-II, переводячи ДД у електрично активний та парамагнітний (Si-nК центри) стан. Міжзонне підсвічування повертає електрони на ТД-II і відновлює їх сигнал ЕПР повністю або частково в залежності від швидкості термічної іонізації ТД-II. З даних кінетики цих процесів визначена глибина залягання найбільш мілких термодонорів Ei @ 17 меВ.

У четвертому розділі вивчення мікрохвильової динаміки, пов'язаної з дислокаціями, поширено на випадок надграток на основі напівпровідників PbTe-PbS. У таких НГ на границях шарів можуть виникати сітки дислокацій невідповідності, наявність яких кардинально змінює мікрохвильові властивості системи. У роботі вперше досліджено мікрохвильове поглинання на зразках НГ PbTe-PbS у вигляді тонких епітаксійних плівок, які складаються з Nі 10 шарів PbTe і PbS товщиною 15 і 16 nm відповідно, які чергуються (НГ виготовлено А. Ю. Сіпатовим та А. І. Федоренко, ХПІ). Плівки осаджувались на підкладинці (001) KCl і при Т<10 К виявляли дислокаційно-індуковані надпровідні (НП) властивості. Знайдено, що в цих умовах величина зміни мікрохвильових втрат ¶Р/¶Н починає сильно залежати від температури, виявляючи максимум при Т@4, 5 К, яка близька до критичної температури Тс НП переходу. Показано, що хід залежності ¶Р/¶Н від Т послідовно відбиває виникнення і посилення НП при зниженні температури. Магнітопольові залежності мікрохвильового поглинання виявляють ряд особливостей, що були детально вивчені і проаналізовані шляхом зіставлення результатів вимірів прямого (широкосмугового) мікрохвильового відгуку з фазочутливим детектуванням. Показано, що спостережена принципова зміна вигляду прямого відгуку з ростом амплітуди поля модуляції Hm зумовлена переходом від ситуації Hm<Н+ до випадку Hm>H+, де H* @ leff ЧJc – характеристичний параметр системи, leff і Jc – ефективна глибина проникнення та критичний струм, відповідно. При Hm<H* величина і знак екрануючих НП струмів Iекр (|Iекр|=Iс) визначаються, в основному, полем H0, а поле Hm лише незначно модулює його по величині, у той час як при Hm>H* саме поле модуляції “нав'язує” величину і знак Iекр,, і, відповідно, хід мікрохвильових втрат за період модуляції. Встановлено, що наявність вузьких компонентів сигналів відгуку поблизу H=0 пов'язана зі зменшенням величини критичного струму Ic з ростом Н внаслідок “вимикання” слабких зв'язків. Детально природа H* вивчена в умовах фазочутливого детектування, де був виявлений сигнал відгуку типу “гістерезисна петля” (реверс фази сигналу при незначному реверсі поля Н). Вивчено його характеристики при різних Т і Hm. Описано ефекти релаксації сигналу і поведінки стійких та нестійких його гілок при обертанні зразка. На основі всього комплексу даних природа і властивості сигналу типу “гістерезисна петля” пояснено в рамках концепції критичного стану Біна з врахуванням можливості реверса критичного стану поблизу поверхні зразка шляхом реверса поля Н. Параметр H* визначає мінімально необхідне поле реверса, і для НГ PbTe-PbS знайдено H* @ leff ґ Jc @0, 23 Гс. Показано, що конкретний механізм НВЧ втрат є пов'язаним із протіканням струмів у системі джозефсонівських контактів, як ізольованих, так і включених у замкнені контури квантування. Релаксація (згасання) сигналу зумовлена зменшенням з часом градієнту густини магнітного потоку на периферії зразка і відповідним згасанням екрануючих струмів ±Iэкр= (1/m) ЧgradB.

У п'ятому розділі наведено результати досліджень динаміки мікрохвильового поглинання в монокристалах ВТНП типу RBa2Cu3O7-x (R=Y, Gd, Eu). Виявлено, що в багатьох зразках ВТНП при Т< Tc при досягненні деякої граничної величини поля НВЧ H1 виникають чітко періодичні по Н-полю сигнали НВЧ-поглинання (рис. 5). При збільшенні Н1 ці піки поглинання, залишаючись періодичними по Н, поступово розширюються і, перекриваючись, утворюють єдину основу НВЧ поглинання. З подальшим ростом Н1 на ньому з'являється нова серія піків поглинання меншої амплітуди, але з тією ж періодичністю (рис. 5б). Максимальна амплітуда піків поглинання збігається з розмахом сходинок на рис. 5а. Зареєстровано безліч (до ста) ідентичних серій піків поглинання, які періодично змінюють один одного з ростом поля H1 так, що положення піків парних і непарних серій зсунуто на половину періоду по відношенню один до одного. Описані серії утворюють єдине сімейство, що характеризується однаковою періодичністю та однаковими орієнтаційними залежностями. Вивчено залежності амплітуди сигналів I і частоти їх повторення fє (DH) -1 від величини та орієнтації зовнішнього постійного поля Н