Vol. 52 (2016), Issue 1, p. 98-109

Примесные топологические переходы Лифшица в нитях висмута, легированных акцепторной и донорной примесями

Николаева А.А., Конопко Л.А., Цуркан А.К., Молошник Е.Ф.

Abstract

УДК 539.261.1

В работе приведены результаты экспериментального исследования электронных топологических переходов в нитях висмута в стеклянной оболочке, легированных акцепторной (Sn) и донорной (Те) примесями. Измерения температурных зависимостей термоэдс и сопротивления проводились в интервале температур 1,5–300К и магнитных полях до 14Т. Положение уровня Ферми e_F и концентрация носителей заряда при легировании оценивались из осцилляций Шубникова де Гааза (ШдГ), которые были хорошо видны как от электронов, так и от дырок во всех кристаллографических направлениях. Были обнаружены аномалии на температурных зависимостях термоэдс при сильном легировании нитей Bi как акцепторной (Sn) и донорной (Te) примесями в виде тройной (легирование Sn) и двойной (легирование Те) смены знака термоэдс. Эффект трактуется с точки зрения проявления примесных электронных топологических переходов Лифшица. Методом изучения ШдГ осцилляций было определено энергетическое положение Σ зоны при легировании нитей Bi акцепторной примесью Sn и Т-зоны проводимости при легировании донорной примесью Те. Показано, что появление Σ и Т-зон при легировании нитей Bi акцепторной и донорной примесями ответственно за проявление аномалий на диффузионной термоэдс, что хорошо согласуется с теоретическими оценками.

Ключевые слова: электронные топологические переходы, термоэдс, осцилляции ШдГ, нити легированного Bi.

This paper reports results of an experimental study of electronic topological transitions in bismuth wires in a glass cover doped with acceptor (Sn) and donor (Te) impurities. Measurements of the temperature dependence of the thermoelectric power and resistance were carried out in the temperature range 1.5–300K and magnetic fields up to 14T. The position of the Fermi level e_F and the concentration of charge carriers at doping were estimated from the Shubnikov de Haas (SdH) oscillations which were clearly visible, from both L-electrons, L and T-holes in all crystallographic directions. We demonstrate anomalies in the temperature dependences of the thermopower in Bi wires doped by acceptor (Sn) and donor (Te) impurities in the form of a triple (doping Sn) and double (doping Te) change in the sign of the thermopower. The effect is interpreted in terms of the manifestation of impurity Lifshitz topological transitions. SdH oscillations method has been used to determine the energy position of the Σ-band by doping Bi wires with the acceptor impurity Sn and T bands conduction at doping with Te. It is shown that the appearance of the Σ and T bands in Bi wires doped by the acceptor and donor impurities is responsible for the singularity in the thermo-electric powder, which is in reasonable agreement with theoretical models and predictions.

Keywords: electronic topological transitions, thermopower, Shubnikov de Haas oscillations, Bi wires impurities.

Download full-text PDF. 2937 downloads

Menu

Vol. 52 (2016), Issue 1, p. 98-109

Примесные топологические переходы Лифшица в нитях висмута, легированных акцепторной и донорной примесями

Abstract