Влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия
Впервые проведены измерения термоэдс индия при высоком давлении до 8 GPa. Обнаружено, что индий сохраняет положительный знак термоэдс во всем диапазоне давлений. Проведены прецизионные измерения электросопротивления индия под давлением. Предполагается, что при давлениях 3 GPa происходит изменение то...
Saved in:
| Published in: | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2010
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69268 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия / А.И. Орлов, Л.Г. Хвостанцев // Физика и техника высоких давлений. — 2010. — Т. 20, № 1. — С. 109-113. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859778124721422336 |
|---|---|
| author | Орлов, А.И. Хвостанцев, Л.Г. |
| author_facet | Орлов, А.И. Хвостанцев, Л.Г. |
| citation_txt | Влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия / А.И. Орлов, Л.Г. Хвостанцев // Физика и техника высоких давлений. — 2010. — Т. 20, № 1. — С. 109-113. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Впервые проведены измерения термоэдс индия при высоком давлении до 8 GPa. Обнаружено, что индий сохраняет положительный знак термоэдс во всем диапазоне давлений. Проведены прецизионные измерения электросопротивления индия под давлением. Предполагается, что при давлениях 3 GPa происходит изменение топологии ферми-поверхности индия без изменения кристаллической структуры.
Вперше проведено вимірювання термоерс індія при високому тиску до 8 GPa. Виявлено, що індій зберігає позитивний знак термоерс у всьому діапазоні тиску. Проведено прецизійні вимірювання електроопору індія під тиском. Передбачається, що при тиску 3 GPa відбувається зміна топології фермі-поверхні індія без зміни кристалічної структури.
Indium thermoemf has been for the first time measured under high pressure up to 8 GPa. It has been found that indium retains the positive value of thermoemf throughout the range of investigated pressure. Precise electroconductivity of indium has been measured under high hydrostatic pressure. It is assumed that at 3 GPa pressure indium topology of Fermi surface changes without its crystalline structure change.
|
| first_indexed | 2025-12-02T09:19:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 1
© А.И. Орлов, Л.Г. Хвостанцев, 2010
PACS: 62.50.+p, 64.70.Kb, 72.15.Jf
А.И. Орлов, Л.Г. Хвостанцев
ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОГО ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
НА КИНЕТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИНДИЯ
Институт физики высоких давлений им. Л.Ф. Верещагина РАН
г. Троицк, Московская обл., 142190, Россия
E-mail: anatoly.orlov@inbox.ru
Статья поступила в редакцию 26 января 2010 года
Впервые проведены измерения термоэдс индия при высоком давлении до 8 GPa.
Обнаружено, что индий сохраняет положительный знак термоэдс во всем диапа-
зоне давлений. Проведены прецизионные измерения электросопротивления индия
под давлением. Предполагается, что при давлениях 3 GPa происходит изменение
топологии ферми-поверхности индия без изменения кристаллической структуры.
Ключевые слова: высокие давления, термоэдс, электронный спектр, электросопро-
тивление, индий
В настоящее время основное внимание исследователей посвящено изуче-
нию фазовых превращений в индии при сверхвысоких давлениях мегабарно-
го диапазона [1,2].
Вместе с тем диапазон давлений до 10 GPa представляет самостоятель-
ный интерес для исследований кинетических свойств индия. В работе [3]
при сжатии чистого индия наблюдалась некоторая «нерегулярность» в пове-
дении величин параметров решетки c/c0 вблизи давления 3 GPa. Авторы [4]
измеряли зависимость температуры сверхпроводимости индия от давления и
обнаружили заметное изменение величины температуры сверхпроводимости
и повышение критического магнитного поля при давлениях от 3.2 до 4 GPa.
Сделано предположение, что эти аномалии связаны с изменением топологии
ферми-поверхности индия.
Измерения электросопротивления индия под давлением не обнаружили ника-
ких аномалий на его зависимостях [5]. Термоэдс металлов является кинетиче-
ским коэффициентом, чувствительным к изменениям кристаллической структу-
ры и электронного спектра. В настоящей работе впервые изучено поведение
термоэдс индия при высоком давлении до 8 GPa и комнатной температуре.
Техника эксперимента
Измерения термоэдс индия проводили на аппаратуре высокого давления
типа «тороид» [6] по методике, описанной ранее при изучении под давлени-
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 1
110
ем термоэдс металлов лития, цезия и галлия [7–9]. В качестве среды, пере-
дающей давление, использовали полиэтиленсилоксановую жидкость (ПЭС),
которая гидростатична при давлениях до 1.5 GPa и плавно создает квазигид-
ростатические условия при дальнейшем повышении давления.
Термопары медь–константан (диаметром 0.1 mm) припаивали к образцу
индия размерами 1 × 1.5 × 7 mm. Градиент температуры образца был равен
5°C. Величину абсолютной термоэдс меди считали равной +1.8 μV/K. Не-
значительные изменения ее с повышением давления, а также влияние по-
следнего на калибровку термопары медь–константан считали не существен-
ными [10].
Зависимости термоэдс от давления были получены в нескольких экспе-
риментах и показали качественную повторяемость как при увеличении, так
и при уменьшении давления (рис. 1).
0 2 4 6 8
2.0
2.2
2.4
2.6
S,
μ
V
/K
P, GPa
0 1 2 3 4 5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
R/
R 0
P, GPa
Рис. 1. Барические зависимости абсолютной термоэдс индия при увеличении (–●–)
и уменьшении (–○–) давления
Рис. 2. Относительное электросопротивление индия при увеличении (–●–) и
уменьшении (–○–) давления
Измерения электросопротивления индия под давлением проводили по
четырехточечному методу на более длинном образце – проволочке дли-
ной около 20 mm и диаметром 1 mm. В виде спирали ее располагали в
ячейке высокого давления в гидростатической среде (смесь спиртов ме-
танол–этанол). Давление при этом измеряли манганиновым датчиком
(рис. 2).
Результаты и обсуждение
На рис. 1 представлена зависимость термоэдс индия от давления при
его увеличении до 8 GPa и уменьшении в условиях комнатной температуры.
По нашим результатам, абсолютная термоэдс индия при нормальном давле-
нии составляет +2.6 μV/K. Это соответствует табличным данным в пределах
точности измерений [11], равным +2.4 μV/K.
При увеличении давления до 2.7 GPa термоэдс плавно уменьшается до
величины +2.2 μV/K, в диапазоне P = 2.7–5 GPa термоэдс практически не
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 1
111
изменяется, а при P > 5 GPa наблюдается ее рост. При уменьшении дав-
ления кривая зависимости совпадает в пределах точности измерений, что
подтверждает отсутствие фазовых переходов в индии в исследуемом диа-
пазоне давлений.
Электросопротивление индия, как уже отмечалось, измеряли на более
длинном образце, что позволило повысить точность измерений. Кроме того,
гидростатические условия дали возможность более точно определять значе-
ние давления в каждой точке измерений и существенно увеличить количест-
во точек измерения.
При повышении давления до 5 GPa электросопротивление индия плавно
уменьшается до значений R/R0 = 0.6 (рис. 2). При уменьшении давления на-
блюдается полная обратимость зависимости электросопротивления от дав-
ления. Кроме того, поточечно строились зависимости производной электро-
сопротивления от давления (dR/dp). На них также не обнаружилось никаких
аномалий в поведении электросопротивления индия.
В исследуемой области давлений до 10 GPa индий имеет гранецентриро-
ванную тетрагональную структуру. С увеличением давления возрастает ани-
зотропия кристаллической решетки (с/а) [12], а уменьшение анизотропии
наблюдается при P > 10 GPa.
В работе [3] при рентгеновских исследованиях индия под давлением на-
блюдалась некоторая «нерегулярность» параметра c/c0 кристаллической ре-
шетки вблизи значений относительного объема V/V0 = 0.95. Эта величина
сжимаемости соответствует давлениям около 3 GPa.
В работе [4] изучалось влияние квазигидростатического давления на кри-
тическую температуру сверхпроводящего перехода и критическое поле в
индии до давлений 6 GPa. Была обнаружена некоторая нерегулярность в за-
висимости температуры сверхпроводимости при P = 3.2–4 GPa. Измерения
критического поля сверхпроводимости подтверждают эту аномалию в дан-
ном интервале давлений. Позднее проводились аналогичные исследования
[13] под давлением по более совершенной методике. Но, к сожалению, в них
очень мало точек измерений, и фактически не изучался интересующий нас
интервал давлений.
Таким образом, область давлений около 3 GPa для индия является обла-
стью аномального поведения термоэдс, его кристаллической решетки [3] и
сверхпроводящих свойств [4]. Термоэдс индия под давлением при комнат-
ной температуре подтверждает нерегулярность в поведении электронных
свойств, связанных с поведением параметра с кристаллической решетки.
На основании этого сделано предположение, что в индии при P = 3 GPa
происходит качественное изменение топологии ферми-поверхности. Но для
окончательных выводов требуются более прямые методы исследования
электронного спектра индия под давлением.
Индий является четвертым объектом после лития [7], цезия [8] и галлия
[9] по изучению поведения термоэдс металлов, имеющих положительный
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 1
112
знак термоэдс при нормальных условиях. В отличие от других металлов ин-
дий не испытывает фазовых превращений при давлении до 10 GPa. Общим в
поведении термоэдс всех четырех металлов при таком давлении является
сохранение ее положительного знака.
Авторы признательны чл.-кор. РАН Е.Г. Максимову за проявленный ин-
терес к данным экспериментальным работам, а также д.ф.-м.н. В.А. Венце-
лю за предоставление образцов индия.
Работа поддержана грантом РФФИ № 08-02-00241-а.
1. K. Takemura, H. Fujihisa, Phys. Rev. B47, 8465 (1993).
2. A.S. Mikhaylushkin, U. Haussermann, B. Johansson, S.I. Simak, Phys. Rev. Lett. 92,
195501-1 (2004).
3. R.W. Vaughan, H.G. Drickamer, J. Phys. Chem. Solids 26, 1549 (1965).
4. М.А. Ильина, Е.С. Ицкевич, А.В. Титов, ФТТ 16, 2674 (1974).
5. P.W. Bridgman, Proc. Am. Acad. Arts Sci. 81, 165 (1952).
6. L.G. Khvostantsev, L.F. Vereshchagin, A.P. Novikov, High Temp.–High Pressures 9,
637 (1977).
7. А.И. Орлов, Л.Г. Хвостанцев, Е.Л. Громницкая О.В. Стальгорова, ЖЭТФ 120,
445 (2001).
8. А.И. Орлов, Л.Г. Хвостанцев, Е.Г. Максимов, Письма в ЖЭТФ 84, 165 (2006).
9. А.И. Орлов, Л.Г. Хвостанцев, Письма в ЖЭТФ 87, 632 (2008).
10. F.P. Bundy, J. Аppl. Phys. 32, 483 (1961).
11. М.Е. Дриц и др., Свойства элементов. Справочник, Наука, Москва (1997), т. 1.
12. Л.Ф. Верещагин, С.С. Кабалкина, З.В. Троицкая, Докл. АН СССР 158, 1061
(1964).
13. A. Eiling, J.S. Schilling, J. Phys. F: Metal Phys. 11, 623 (1981).
А.І. Орлов, Л.Г. Хвостанцев
ВПЛИВ ВИСОКОГО ГІДРОСТАТИЧНОГО ТИСКУ НА КІНЕТИЧНІ
ВЛАСТИВОСТІ ІНДІЯ
Вперше проведено вимірювання термоерс індія при високому тиску до 8 GPa.
Виявлено, що індій зберігає позитивний знак термоерс у всьому діапазоні тиску.
Проведено прецизійні вимірювання електроопору індія під тиском. Передбачається,
що при тиску 3 GPa відбувається зміна топології фермі-поверхні індія без зміни
кристалічної структури.
Ключові слова: гідростатичний тиск, термоерс, електронний спектр, електроопір,
індій
Физика и техника высоких давлений 2010, том 20, № 1
113
A.I. Orlov, L.G. Khvostantsev
INFLUENCE OF HIGH HYDROSTATIC PRESSURE ON KINETIC
PROPERTIES OF INDIUM
Indium thermoemf has been for the first time measured under high pressure up to 8 GPa.
It has been found that indium retains the positive value of thermoemf throughout the
range of investigated pressure. Precise electroconductivity of indium has been measured
under high hydrostatic pressure. It is assumed that at 3 GPa pressure indium topology of
Fermi surface changes without its crystalline structure change.
Keywords: high pressures, thermoemf, electron spectrum, electroresistance, indium
Fig. 1. Pressure dependence of absolute thermoemf of indium: –●– – pressure increase,
–○– – pressure decrease
Fig. 2. Pressure dependence of relative electroresistance of indium: –●– – pressure in-
crease, –○– – pressure decrease
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69268 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T09:19:16Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Орлов, А.И. Хвостанцев, Л.Г. 2014-10-09T19:34:40Z 2014-10-09T19:34:40Z 2010 Влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия / А.И. Орлов, Л.Г. Хвостанцев // Физика и техника высоких давлений. — 2010. — Т. 20, № 1. — С. 109-113. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 62.50.+p, 64.70.Kb, 72.15.Jf https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69268 Впервые проведены измерения термоэдс индия при высоком давлении до 8 GPa. Обнаружено, что индий сохраняет положительный знак термоэдс во всем диапазоне давлений. Проведены прецизионные измерения электросопротивления индия под давлением. Предполагается, что при давлениях 3 GPa происходит изменение топологии ферми-поверхности индия без изменения кристаллической структуры. Вперше проведено вимірювання термоерс індія при високому тиску до 8 GPa. Виявлено, що індій зберігає позитивний знак термоерс у всьому діапазоні тиску. Проведено прецизійні вимірювання електроопору індія під тиском. Передбачається, що при тиску 3 GPa відбувається зміна топології фермі-поверхні індія без зміни кристалічної структури. Indium thermoemf has been for the first time measured under high pressure up to 8 GPa. It has been found that indium retains the positive value of thermoemf throughout the range of investigated pressure. Precise electroconductivity of indium has been measured under high hydrostatic pressure. It is assumed that at 3 GPa pressure indium topology of Fermi surface changes without its crystalline structure change. Авторы признательны чл.-кор. РАН Е.Г. Максимову за проявленный интерес к данным экспериментальным работам, а также д.ф.-м.н. В.А. Венцелю за предоставление образцов индия. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия Вплив високого гідростатичного тиску на кінетичні властивості індія Influence of high hydrostatic pressure on kinetic properties of indium Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия Орлов, А.И. Хвостанцев, Л.Г. |
| title | Влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия |
| title_alt | Вплив високого гідростатичного тиску на кінетичні властивості індія Influence of high hydrostatic pressure on kinetic properties of indium |
| title_full | Влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия |
| title_fullStr | Влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия |
| title_full_unstemmed | Влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия |
| title_short | Влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия |
| title_sort | влияние высокого гидростатического давления на кинетические свойства индия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69268 |
| work_keys_str_mv | AT orlovai vliânievysokogogidrostatičeskogodavleniânakinetičeskiesvoistvaindiâ AT hvostancevlg vliânievysokogogidrostatičeskogodavleniânakinetičeskiesvoistvaindiâ AT orlovai vplivvisokogogídrostatičnogotiskunakínetičnívlastivostííndíâ AT hvostancevlg vplivvisokogogídrostatičnogotiskunakínetičnívlastivostííndíâ AT orlovai influenceofhighhydrostaticpressureonkineticpropertiesofindium AT hvostancevlg influenceofhighhydrostaticpressureonkineticpropertiesofindium |