Исследование метастабильных квазилокальных состояний индия в теллуриде свинца методом туннельной спектроскопии

Исследованы ВАХ туннельных МДП контактов на основе объемных монокристаллов PbTe$\langle$In$\rangle$. Проведен анализ зависимостей дифференциальной проводимости контактов $\sigma (V)= dI/dV (V)$ и ее производной $\sigma'(V) = d\sigma/dV$, в том числе и на контактах на основе кристаллов $n$-PbTe без примеси In. Выявлены особенности ВАХ, не зависящие от технологии изготовления МДП контактов и присущие только МДП структурам на PbTe$\langle$In$\rangle$. Получено независимое подтверждение существования метастабильных состояний In в PbTe. Наиболее яркое их проявление — гистерезис $\sigma(V)$ при изменении направления развертки $V$ (при $T < 20$ K). Интерпретация гистерезиса проведена в рамках представления о локальной деформации в системе \glqqпримесный центр + решетка» при изменении зарядового состоянии центра (АЛБ феноменологии). Дано объяснение аномальному поведению $\sigma'(V)$ при смещениях, соответствующих горизонтальному участку гистерезисной петли $\sigma (V)$. Анализ изменения гистерезиса $\sigma(V)$ и других особенностей $\sigma$ в зависимости от температуры эксперимента привел к предположению о преимущественно парном заполнении электронами примесных состояний In в PbTe. При этом пиннинг энергии $\varepsilon_{F}$ определяется двукратно заряженными примесными состояниями, одноэлектронный уровень лежит выше $\varepsilon_{F}$ на $\sim35$ мэВ. Из эксперимента сделана оценка величины энергии кулоновского отталкивания двух электронов на примесном центре $U\simeq 60{-}70$ мэВ. Сделано предположение о том, что пик $\sigma$ при $V\simeq 125$ мВ может быть связан с непосредственным проявлением пустого примесного уровня $\varepsilon_{0}$ в туннельном токе, в этом случае $\varepsilon_{0}- \varepsilon_{c}=170{-}175$ мэВ.