Вестник ТГПУ им Л.Н. Толстого №2 2005

№ 2, 2005 ВЕСТНИК ТГПУ им. Л. Н. Толстого сульфид европия обладает магнитной структурой с совпадающими с положением атом­ ных узлов спиновыми моментами Еи2+. В основном состоянии ион европия Ей" облада­ ет спиновой конфигурацией 4 f 5d° (8S7/2), полный спин иона S = 7/2. Магнитные свой­ ства халькогенида европия в значительной мере обусловлены обменным взаимодействием носителей заряда и магнитных моментов достраивающихся 4Еоболочек редкоземельных ионов, в результате спиновое упорядочение этих ионов влияет на харак­ тер движения носителей заряда в кристалле, которые в свою очередь определяют и под­ держивают магнитный порядок в нем. Взаимозависимость параметров их электронной и магнитной подсистем позволяет целенаправленно управлять свойствами материала, воз­ действуя на образец внешним электрическим или магнитным полем. Ферромагнитные европиевые халькогениды обладают полупроводниковой проводи­ мостью зонного типа с высокой подвижностью носителей тока (до 10"-103см"В"1с'1при низ­ ких температурах). Высокая намагниченность (471рв=24кгс),и свойства, связанные с обмен­ ным взаимодействием носителей тока и магнитных ионов, а также простая кристаллическая структура (типа NaCl) делают моносульфиды европия важным объектом для теоретических исследований, в частности, в области полупроводниковых гетероструктур. В представлении механизма обменного взаимодействия и электронной проводимо­ сти EuS основное значение имеет его зонная структура (рис. 1). Рис. 1. Схема энергетическихуровней халькогенидов европия: а) по оптическим исследованиям: б) теоретическийрасчетметодомППВ По этой схеме зона проводимости образована 5dt2g- состояниями катионов и смешана с бз-уровнями. Причем ширина этой зоны порядка 1,5эВ. Естественно, что 2р-состояния анионов серы образуют валентную зону шириной 3,5эВ. Для всех халькогенидов. что необ­ ходимо учитывать при анализе гетеропереходов и образовании квантовых ям, между дном зоны проводимости и потолком валентной зоны располагаются 40-уровни При этом зазор между дном проводимости и й^-состояниями для EuS составляет ~1,3 эВ Энергию электро­ нов у дна зоны 5б-зоны проводимости (Х3) можно представить в виде: е {И)=Е(Х 3) + f* (** -2 )2 ту k )+ k \ т. ( 1 ) где эффективные массы т , = т\ = т*. Для EuS усредненные эффективные массы (щ*(Т|) и (т (^)у'равны 0,5-0,45. В случае невырожденного полупроводника в рассматриваемом материале реализуется сложная обменная ситуация, которая только частично отражается существующими теорети-