Влияние дисперсности на магнитные свойства композитов полупроводник/ферромагнетик GaSb/MnSb

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Изучено влияние дисперсности на магнитные свойства сплавов системы GaSb–MnSb, полученных вакуумно-ампульным методом при различных скоростях охлаждения. Методами Дебая–Шеррера, оптической и электронной микроскопии на двух составах (мол. %) – эвтектическом 59 GaSb–41 MnSb и заэвтектическом 30 GaSb–70 MnSb – показано, что с увеличением скорости кристаллизации от 0.1 до 60°С/с размеры кристаллитов MnSb уменьшаются в ⁓10 раз, при этом более интенсивное уменьшение размеров кристаллитов происходило для эвтектического состава. Размер кристаллитов MnSb определял магнитные свойства сплавов. Сплавы являлись ферромагнетиками, при этом с ростом дисперсности изменялся характер магнетосопротивления и повышалась температура Кюри. Для эвтектического состава при скорости кристаллизации 60°С/с изменялся знак магнетосопротивление, оно становилось отрицательным, что свидетельствовует о появлении спиновой поляризации в сплаве. Величина магнитного поля насыщения при этом составила 0.13 Тл. Температурная зависимость сопротивления имела линейный характер как в отсутствие, так и при наличии магнитного поля. Композиты, полученные при высоких скоростях охлаждения, обладали более высокой однородностью распределения фаз, что важно для применения в качестве прекурсоров при изготовлении спин-поляризованных гранулированных структур.

Full Text

Restricted Access

About the authors

М. Джалолиддинзода

Национальный исследовательский технологический университет “МИСИС”; Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: muhammad.9095@mail.ru
Russian Federation, Москва; Москва

А. И. Риль

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук

Email: muhammad.9095@mail.ru
Russian Federation, Москва

А. Л. Желудкевич

Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению

Email: muhammad.9095@mail.ru
Belarus, Минск

М. А. Теплоногова

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук

Email: muhammad.9095@mail.ru
Russian Federation, Москва

А. А. Биктеев

Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”

Email: muhammad.9095@mail.ru
Russian Federation, Москва

С. Ф. Маренкин

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук

Email: muhammad.9095@mail.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Iqbal M.Z., Qureshi N.A., Hussain G. Recent Advancements in 2D-Materials Interface Based Magnetic Junctions for Spintronics // J. Magn. Magn. Mater. 2018. V. 457. P. 110–125. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.02.084
  2. Van D. P., Liu Z., Roy W.V., Motsnyi V.F., Sawicki M., Borghs G., Boeck D. J. Very High Spin Polarization in GaAs by Injection from A (Ga, Mn) As Zener Diode // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 84. P. 3495–3497. https://doi.org/10.1063/1.1738515
  3. Ферт А. Происхождение, развитие и перспективы спинтроники // Успехи физ. наук. 2008. Т. 178. № 12. С. 1336–1348. https://doi.org/10.3367/UFNr.0178.200812f.1336
  4. Огнев А.В., Самардак А.С., Воробьев Ю.Д., Чеботкевич Л.А. Магнитная анизотропия Co/Cu/Co пленок с косвенной обменной связью // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. № 6. С. 1054–1057.
  5. Baibich M. N., Broto J. M., Fert A., Nguyen Van Dau F., Petroff F., Etienne P., Creuzet G., Friederich A., Chazelas J. Giant Magnetoresistance of (001) Fe/(001) Cr Magnetic Superlattices // Phys. Rev. Lett. 1988. V. 61. P. 2472–2475. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.61.2472
  6. Moodera J.S., Lisa R. Kinder, Terrilyn M. Wong, Meservey R. Large Magnetoresistance at Room Temperature in Ferromagnetic Thin Film Tunnel Junctions // Phys. Rev. Lett. 1995. V. 74. P. 3273–3276. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.74.3273
  7. Wang С., Cao Y., Kobayashi N., Ohnuma S., Masumoto H. Structure and Tunneling Magneto-Dielectric Properties of Co–SrF2 Nano Granular Thin Films // AIP Adv. 2021. V. 11. P. 085224. 1–6. https://doi.org/10.1063/5.0058707
  8. Furubayashi T., Nakatani I. Giant Magnetoresistance in Granular Fe MgF2 Films // J. Appl. Phys. 1996. V. 79. P. 6258–6260. https://doi.org/10.1063/1.362025
  9. Маренкин С.Ф., Новодворский О.А., Баранов В.В., Трухан В.М., Шёлковая Т.В., Струц А.М. Технология получения, электрические и Магнитные свойства пленок эвтектики системы GaSb–MnSb // Докл. Белорусского гос. ун-та информатики и радиоэлектроники (Доклады “БГУИР”). 2016. № 5 (99). С. 5–10.
  10. Кочура А.В., Захвалинский В.С., Аунг З.Х., Риль А.И., Пилюк Е.А., Кузьменко А.П., Аронзон Б.А., Маренкин С. Ф. Синтез магнетронным распылением и структура тонких пленок арсенида кадмия // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 9. С. 933–940. https://doi.org 10.1134/S0002337X19090057
  11. Fedorchenko I.V., Kushkov A.R., Gaev D.S., Rabinovich O.I., Marenkin S.F., Didenko S.I., Legotin S.A., Orlova M.N., Krasnov A.A. Growth Method for AIIIBV and AIVBVI Heterostructures // J. Cryst. Growth. 2018. V. 483. P. 245–250. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2017.12.013
  12. Маренкин С.Ф., Новодворский О.А., Шорохова А.В., Давыдов А.Б., Аронзон Б.А., Кочура А.В., Федорченко И.В., Храмова О.Д., Тимофеев А.В. Cинтез магнитных пленок состава эвтектики системы GaSb–MnSb методом импульсного лазерного осаждения // Неорган. материалы. 2014. Т. 50. № 9. C. 973–978. https://doi.org 10.7868/S0002337X14090085
  13. Маренкин С.Ф., Изотов А.Д., Федорченко И.В., Новоторцев В.М. Синтез магнитогранулированных структур в системах полупроводник–ферромагнетик // Журн. неорган. химии. 2015. Т. 60. № 3. С. 343–348. https://doi.org 10.7868/S0044457X15030149
  14. Кузнецов Н.Т., Чудинова Н.Н., Розанов И.А. Анализ и синтез, гармония и контрапункт // Вестн. РАН. 2004. Т. 74. № 5. С. 460–476.
  15. Teramoto I., Van Run A.M.J.G. The Existence Region and the Magnetic and Electrical Properties of MnSb // J. Phys. Chem. Solids. 1968. V. 29. № 2. P. 347–352. https://doi.org/10.1016/0022-3697(68)90080-2
  16. Allen J.W., Mikkelsen J.C. Optical Properties of CrSb, MnSb, NiSb, and NiAs // Phys. Rev. B. 1977. V. 15. P. 2952–2960. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.15.2952
  17. Aldous J.D., Burrows C.W., Sánchez A.M., Beanland R., Maskery I., Bradley M.K., Dias M.S., Staunton J.B., Bell G.R. Cubic MnSb: Epitaxial Growth of a Predicted Room Temperature Half-Metal // Phys. Rev. B. 2012. V. 85. P. 060403(R). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.060403
  18. Coehoorn R., Haas C., de Groot R.A. Electronic Structure of MnSb // Phys. Rev. B. 1985. V. 31. P. 1980–1996. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.31.1980
  19. Han G.C., Ong C.K., Liew T.Y. F. Magnetic and Magneto-Optical Properties of Mnsb Films on Various Substrates // J. Magn. Magn. Mater. 1999. V. 192(2). P. 233–237. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(98)00545-9
  20. Лазарев В.Б., Шевченко В.Я., Гинберг Я.Х., Соболев В.В. Полупроводниковые соединения группы AIIBV. М.: Наука, 1978. 256 с.
  21. Akahane K., Yamamoto N., Gozu S., Ohtani N. Heteroepitaxial Growth of GaSb on Si (001) Substrates // J. Cryst. Growth. 2004. V. 264. P. 21–25. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2003.12.041
  22. Gobeli G.W., Allen F.G. Photoelectric Properties of Cleaved GaAs, GaSb, InAs, and InSb Surfaces, Comparison with Si and Ge // Phys. Rev. A. 1965. V. 137. Р. 245–254. https://doi.org/10.1103/PhysRev.137.A245
  23. Маренкин С.Ф., Трухан В.М., Труханов С.В., Федорченко И.В., Новоторцев В.М. Фазовые равновесия, электрические и магнитные свойства эвтектики системы GaSb–MnSb // Журн. неорган. химии. 2013. Т. 58. № 11. С. 1478–1483. https://doi.org 10.7868/S0044457X13110135
  24. Пашкова О.Н., Изотов А.Д., Саныгин В.П., Филатов А.В. Ферромагнетизм сплава GaSb (2% Mn) // Журн. неорган. химии. 2014. Т. 59. № 11. С. 1570–1573. https://doi.org 10.7868/S0044457X1411018X
  25. Маренкин С.Ф., Чернавский П.А., Риль А.И., Панкина Г.В., Федорченко И.В., Козлов В.В. Влияние дисперсности на калориметрические и магнитные свойства ферромагнитной фазы в композиционном сплаве эвтектического состава системы ZnSnAs2–MnAs // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64 № 12. С. 1258–1262. https://doi.org 10.1134/S0044457X19120080
  26. Глезер А.М., Пермякова И.Е. Нанокристаллы, закаленные из расплава. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. 360 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. X-ray diffraction patterns of 59 mol% GaSb-41 mol% MnSb samples: vohl = 0.1 (I), 60°C/s (II) (a); enlarged fragment of the X-ray pattern in the region 2θ = 40° (b)

Download (67KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. X-ray diffraction patterns of 30 mol% GaSb-70 mol% MnSb samples: vohl = 0.1 (I), 60°C/s (II) (a); enlarged fragment of the X-ray pattern in the region 2θ = 40° (b)

Download (75KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Microstructures of samples of composition 59 mol% GaSb-41 mol% MnSb obtained at vohl = 0.1 (a), 60°C/s (b)

Download (768KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Microstructure of the quenched sample of composition 59 mol% GaSb-41 mol% MnSb with elemental composition mapping

Download (314KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Temperature dependences of specific magnetisation and magnetic susceptibility of samples of compositions: 30 mol% GaSb-70 mol% MnSb, a - at vohl = 0.1°C/s; b - at vohl = 60°C/s

Download (209KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Temperature dependences of specific magnetisation of samples of composition 59 mol% GaSb-41 mol% MnSb at vohl = 0.1 (a), 60°C/s (b)

Download (207KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Magnetoresistance of composites at T = 300 K: 1 - 70 mol% MnSb, 2 - 41 mol% MnSb

Download (61KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Temperature dependences of electrical resistivity in the temperature range 85-300 K of composites 30 mol % GaSb-70 mol % MnSb (1, 2), 59 mol % GaSb-41 mol % MnSb (3, 4) obtained at vohl = 60°/s without magnetic field (1, 3) and in a magnetic field of 0.27 Tesla (2, 4). 30 mol % GaSb-70 mol % MnSb (1, 2); 59 mol % GaSb-41 mol % MnSb (3, 4)

Download (67KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».