Electronic paramagnetic resonance of Gd3+ ions in a Pb1-x-yGdxCuyS narrow-gap semiconductor: effects of resonance transitions on conductivity

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

In a crystals of the narrow-band semiconductor Pb1-x-yGdxCuyS (x = 1.1·10–3, y = 2.5·10–3) at temperatures T = 5—300 K, unusual dependences of the shape of the lines of the EPR spectra of paramagnetic centers Gd3+ on the temperature and microwave power level in the resonator of EPR-spectrometer were discovered by the electron paramagnetic resonance method. Based on the results of the analysis of the shape parameters of the resonance lines recorded in the X-range, it was concluded that one of the reasons for the unusual changes in the observed EPR spectra of Gd3+ centers is the uneven distribution of the acceptor impurity of copper with the formation of regions with different concentrations of free charge carriers. Apparently, in these regions, resonant transitions between the spin states of Gd3+ centers have different effects on the values of the kinetic characteristics of free charge carriers, which lead to different contributions to the quasi-resonant absorption of microwave power.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. А. Ulanov

Federal Research Center “Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences”; Kazan State Power Engineering University;

Email: rrza7@yandex.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kazan; Kazan

R. R. Zaynullin

Kazan State Power Engineering University

Author for correspondence.
Email: rrza7@yandex.ru
Russian Federation, Kazan

I. V. Yatsyk

Federal Research Center “Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences”

Email: rrza7@yandex.ru

Zavoisky Physical-Technical Institute

Russian Federation, Kazan

A. V. Shestakov

Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: rrza7@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

A. М. Sinitsin

Kazan State Power Engineering University

Email: rrza7@yandex.ru
Russian Federation, Kazan

References

  1. Равич Ю.И., Ефимова Б.А., Смирнов И.А. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца PbTe, PbSe и Pb S.М.: Наука, 1968. 384 c.
  2. Dyakonov M.I. // In: Springer Series in Solid-State Sciences. V. 157. Springer International Publishing AG, 2017.
  3. Kossut J., Gaj J.A. Introduction to the physics of diluted magnetic semiconductors. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2010. 469 p.
  4. Teran F.J., Potemski M., Maude D.K. et al. // Physica E. 2003. V. 17. P. 335.
  5. Уланов В.А., Зайнуллин Р.Р., Хушея Т.А.Н., Яцык И.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2021. Т. 85. № 12. C. 1682, Ulanov V.A., Zainullin R.R., Housheya T.A.N., Yatsyk I.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. 2021. V. 85. No. 12. P. 1337.
  6. Алексеева Г.Т., Ведерников М.В., Гуриева Е.А. и др. // ФТП. 1998. Т. 32. № 7. C. 806, Alekseeva G.T., Vedernikov M.V., Gurieva E.A. // Semiconductors. 1998. V. 32. No. 7. P. 716.
  7. Заячук Д.М., Добрянский О.А. // ФТП. 1998. Т. 32. № 11. С. 1331, Zayachuk D.M., Dobryanskiǐ O.A. // Semiconductors. 1998. V. 32. No. 11. P. 1185.
  8. Голенищев-Кутузов В.А., Синицин А.М., Лабутина Ю.В., Уланов В.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2018. Т. 82. № 7. С. 852, Golenishchev-Kutuzov V.A., Sinitsin A.M., Labutina Yu.V., Ulanov V.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2018. V. 82. No. 7. P. 761.
  9. Уланов В.А., Зайнуллин Р.Р., Синицин А.М. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 12. С. 1773, Ulanov V.A., Zainullin R.R., Sinizin A.M. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. 2023. V. 87. No. 12. P. 1856.
  10. Абрагам А., Блини Б. Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов. Т. 1. М.: Мир, 1972. 652 с.
  11. Story T. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. No. 13. P. 2802.
  12. Vladimirova M., Cronenberger S., Barate P. et al. // Phys. Rev. B. 2008. V. 78. Art. No. 081305(R).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. EPR spectra of a single-crystal sample of Pb1-x-yGdxCuyS, recorded in the orientations <001>ǁ→H0 and <111>ǁ→H0 (fmw = 9419±1 MHz, T = 5 K, Pmw = 2 mW).

Download (165KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. EPR spectra of a single-crystal sample of Pb1-x-yGdxCuyS, recorded in the orientation <001>ǁ→H0 (fmw = 9419±1 MHz, spectra of group (a) were obtained at Pmw = 5 mW, spectra of group (b) – at T = 14 K).

Download (436KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Angular dependences of the resonance values ​​of the external magnetic field in the studied Pb1-x-yGdxCuyS sample, calculated with the spin Hamiltonian (1): T = 5 K, fmw = 9419 MHz, Pmw = 0.05 mW.

Download (377KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The result of the simulation of the EPR spectrum of the Pb1-x-yGdxCuyS sample (T = 15 K, f = 9418.7 MHz, H0 ǁ <001>).

Download (278KB)
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».