Двойной переход металл-диэлектрик в свинцово-силикатном стекле, легированном RuO2

Abstract

Исследована температурная зависимость удельного сопротивления ρ(T) и коэффициента термоЭДС S(T) свинцово-силикатного стекла, легированного двуокисью рутения (ЛСС), а также рентгенограммы этих стекол при температурах до 1123 К. Показано, что ЛСС является уникальным материалом, в котором при повышении T от гелиевых до 1100 К последовательно наблюдаются два перехода металл-изолятор. Первый переход изолятор-металл (T < 700 К) плавный и после него часто наблюдается «металлическая» проводимость ρ(T) ~ Tν, 1 ≤ ν ≤ 2, и S(T) ≈ 15–20 мкВ/К. Второй переход – металл-изолятор (700 К < T < 1000 К) – резкий, сопровождаемый полупроводниковым состоянием с энергией активации 0,5-1,5 эВ в зависимости от состава стекла, а S(T) возрастает до 1,7 мВ/К. Предполагается, что первый переход обусловлен электрон-фононной связью, приводящей к слиянию примесной зоны с валентной зоной стекла, а второй - структурными переходами нанокристаллов силикатов в стекле. Размеры нанокристаллов, претерпевающих структурные переходы, не превышают 1-2 нм