Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe

Проведены исследования магнитных и кинетических свойств кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe, которые показали их высокую чувствительность к малейшим изменениям содержания магнитных ионов. На основе экспериментально полученных температурных зависимостей электропроводности и термо-эдс проведена оценка коэффици...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Ковалюк, Т.Т., Майструк, Э.В., Марьянчук, П.Д.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2014
Назва видання:	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Теми:	Материалы электроники
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70540
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe / Т.Т. Ковалюк, Э.В. Майструк, П.Д. Марьянчук// Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 1. — С. 47-51. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-70540
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-705402017-04-10T13:12:03Z Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe Ковалюк, Т.Т. Майструк, Э.В. Марьянчук, П.Д. Материалы электроники Проведены исследования магнитных и кинетических свойств кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe, которые показали их высокую чувствительность к малейшим изменениям содержания магнитных ионов. На основе экспериментально полученных температурных зависимостей электропроводности и термо-эдс проведена оценка коэффициента термоэлектрической добротности образцов. Установлено, что особенности их магнитной восприимчивости обусловлены наличием кластеров разных размеров, а коэффициент Холла не зависит от температуры, что указывает на вырождение электронного газа. Термо-эдс для исследуемых образцов принимает отрицательные значения и возрастает по абсолютной величине при повышении температуры, что связано с уменьшением степени вырождения электронного газа. Проведено дослідження магнітних і кінетичних властивостей кристалів Hg1–x–yCdxDyySe, які показали їх високу чутливість до найменших коливань вмісту магнітних іонів. На основі експериментально отриманих температурних залежностей електропровідності і термо-ерс проведено оцінку коефіцієнта термоелектричної добротності зразків. Встановлено, що особливості їх магнітної сприйнятливості обумовлені наявністю кластерів різних розмірів, а коефіцієнт Холла не залежить від температури, що вказує на виродження електронного газу. Термо-ерс для досліджуваних зразків приймає негативні значення і зростає за абсолютною величиною при підвищенні температури, що пов'язано із зменшенням ступеня виродження електронного газу. This paper presents research results on the magnetic and kinetic properties of Hg1–x–yCdxDyySe crystals. The coefficient of thermoelectric figure of merit of Hg1–x–yCdxDyySe crystals is determined on the basis of the temperature dependence of electrical conductivity and thermoelectric power. The temperature dependence of the magnetic susceptibility χ has the form typical for paramagnets and decreases with the temperature increase. The growth of χ with the decrease of T results from the decrease in the disorienting effect of thermal vibrations of the atoms in crystal lattice on orientation of the magnetic moments of Dy in magnetic field. The authors have established that the characteristics of the magnetic susceptibility result from the presence of clusters with different sizes. 2014 Article Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe / Т.Т. Ковалюк, Э.В. Майструк, П.Д. Марьянчук// Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 1. — С. 47-51. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/tkea2014.1.47 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70540 621.315.592 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Материалы электроники Материалы электроники
spellingShingle	Материалы электроники Материалы электроники Ковалюк, Т.Т. Майструк, Э.В. Марьянчук, П.Д. Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description	Проведены исследования магнитных и кинетических свойств кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe, которые показали их высокую чувствительность к малейшим изменениям содержания магнитных ионов. На основе экспериментально полученных температурных зависимостей электропроводности и термо-эдс проведена оценка коэффициента термоэлектрической добротности образцов. Установлено, что особенности их магнитной восприимчивости обусловлены наличием кластеров разных размеров, а коэффициент Холла не зависит от температуры, что указывает на вырождение электронного газа. Термо-эдс для исследуемых образцов принимает отрицательные значения и возрастает по абсолютной величине при повышении температуры, что связано с уменьшением степени вырождения электронного газа.
format	Article
author	Ковалюк, Т.Т. Майструк, Э.В. Марьянчук, П.Д.
author_facet	Ковалюк, Т.Т. Майструк, Э.В. Марьянчук, П.Д.
author_sort	Ковалюк, Т.Т.
title	Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe
title_short	Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe
title_full	Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe
title_fullStr	Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe
title_full_unstemmed	Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe
title_sort	магнитные и кинетические свойства кристаллов hg1–x–ycdxdyyse
publisher	Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Материалы электроники
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70540
citation_txt	Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe / Т.Т. Ковалюк, Э.В. Майструк, П.Д. Марьянчук// Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 1. — С. 47-51. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series	Технология и конструирование в электронной аппаратуре
work_keys_str_mv	AT kovalûktt magnitnyeikinetičeskiesvojstvakristallovhg1xycdxdyyse AT majstrukév magnitnyeikinetičeskiesvojstvakristallovhg1xycdxdyyse AT marʹânčukpd magnitnyeikinetičeskiesvojstvakristallovhg1xycdxdyyse
first_indexed	2025-07-05T19:44:40Z
last_indexed	2025-07-05T19:44:40Z
_version_	1836837431088775168
fulltext	Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 1 47 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ÓÄÊ 621.315.592 Т. Т. КОВАЛЮК, к. ф.-м. н. Э. В. МАЙСТРУК, д. ф.-м. н. П. Д. МАРЬЯНЧУК Óêðàèíà, Чåðíîâèцêèé íàцèîíàëьíыé óíèâåðñèòåò èмåíè Юðèÿ Фåдьêîâèчà E-mail: t.kovalyuk@chnu.edu.ua МАГНИÒНЫЕ И ÊИНЕÒИЧЕСÊИЕ СВОЙСÒВА ÊРИСÒАЛЛОВ Hg1–x–yCdxDyySe В íàñòîÿщåå âðåмÿ ïðîâîдÿòñÿ èíòåíñèâíыå èññëåдîâàíèÿ â íàïðàâëåíèè ñîздàíèÿ мàòåðèà- ëîâ, îбëàдàющèõ îдíîâðåмåííî мàãíèòíымè è ïîëóïðîâîдíèêîâымè ñâîéñòâàмè, à òàêжå íî- âыõ фåððîмàãíèòíыõ ïîëóïðîâîдíèêîâ ñ дî- ñòàòîчíî âыñîêîé òåмïåðàòóðîé Êюðè (âышå êîмíàòíîé), êîòîðыå мîãëè бы быòь èñïîëьзî- âàíы â êàчåñòâå ñïèíîâыõ èíжåêòîðîâ â ïðèбî- ðàõ ñïèíòðîíèêè ïðè êîмíàòíîé òåмïåðàòóðå è ïðè ñëàбîм âíåшíåм мàãíèòíîм ïîëå. Òâåðдыå ðàñòâîðы íà îñíîâå õàëьêîãåíèдîâ ðòóòè è êàд- мèÿ ñ ñîдåðжàíèåм 4f-ýëåмåíòîâ îòíîñÿòñÿ ê êëàññó ïîëóмàãíèòíыõ ïîëóïðîâîдíèêîâ, îбëà- дàющèõ èíòåðåñíымè ñâîéñòâàмè [1—8], бîëåå шèðîêèмè фóíêцèîíàëьíымè âîзмîжíîñòÿмè è óëóчшåííымè ýêñïëóàòàцèîííымè õàðàêòåðè- ñòèêàмè ïî ñðàâíåíèю ñ шèðîêî èñïîëьзóåмы- мè Hg1–xCdxTe, Hg1–xCdxSe. Имåííî ýòî âызы- âàåò èíòåðåñ ê êðèñòàëëàм íà îñíîâå òàêèõ òâåð- дыõ ðàñòâîðîâ, â êîòîðыõ чàñòь àòîмîâ ðòóòè зàмåщåíà àòîмàмè дèñïðîзèÿ (Dy) — åãî ïðè- ñóòñòâèå мîжåò ïðèâîдèòь ê фåððîмàãíèòíîмó óïîðÿдîчåíèю â мàòåðèàëå, чòî мîжåò быòь èñ- ïîëьзîâàíî â ïðèбîðàõ ñïèíòðîíèêè. Мàãíèòíыå èзмåðåíèÿ мîжíî ïðèмåíÿòь дëÿ îïðåдåëåíèÿ êîмïîíåíòíîãî ñîñòàâà ïîëóмàã- íèòíîãî òâåðдîãî ðàñòâîðà, ðàñïðåдåëåíèÿ мàã- íèòíîãî êîмïîíåíòà ïî êðèñòàëëó è ñòåïåíè íå- óïîðÿдîчåííîñòè òâåðдîãî ðàñòâîðà, чòî âàжíî ñ òåõíîëîãèчåñêîé òîчêè зðåíèÿ. Зàâèñèмîñòь îбмåííîãî âзàèмîдåéñòâèÿ â êðèñòàëëàõ îò мàã- íèòíîãî ïîëÿ, òåмïåðàòóðы, òåðмîîбðàбîòêè èëè êîíцåíòðàцèè êîмïîíåíòîâ мîжíî èñïîëьзîâàòь дëÿ òîíêîãî óïðàâëåíèÿ âåëèчèíîé зàïðåщåí- íîé ýíåðãåòèчåñêîé зîíы, ò. å. ñóщåñòâåííî ðàñ- шèðèòь âîзмîжíîñòè èñïîëьзîâàíèÿ мàòåðèàëà. Проведены исследования магнитных и кинетических свойств кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe, кото- рые показали их высокую чувствительность к малейшим изменениям содержания магнитных ионов. На основе экспериментально полученных температурных зависимостей электропровод- ности и термо-эдс проведена оценка коэффициента термоэлектрической добротности образцов. Установлено, что особенности их магнитной восприимчивости обусловлены наличием кластеров разных размеров, а коэффициент Холла не зависит от температуры, что указывает на вырожде- ние электронного газа. Термо-эдс для исследуемых образцов принимает отрицательные значения и возрастает по абсолютной величине при повышении температуры, что связано с уменьшением сте- пени вырождения электронного газа. Ключевые слова: кристалл, магнитная восприимчивость, кластер, электропроводность. Цåëью дàííîé ðàбîòы ÿâëÿåòñÿ èññëåдîâàíèå мàãíèòíыõ è êèíåòèчåñêèõ ñâîéñòâ êðèñòàëëîâ Hg1–x–yCdxDyySe è îïðåдåëåíèå èõ ïàðàмåòðîâ. Методика эксперимента Êðèñòàëëы Hg1–x–yCdxDyySe âыðàщåíы мå- òîдîм Бðèджмåíà èз ñмåñè ýëåмåíòàðíыõ âå- щåñòâ Se (ОСЧ 22-4), Cd (7N), Dy (ÄèМÄ-1), Hg (Р-10–6). Мîëьíàÿ дîëÿ êàдмèÿ â шèõòå, зà- ãðóжàåмîé â àмïóëó, ñîñòàâëÿëà 0,2, дîëÿ дèñ- ïðîзèÿ — 0,02. Äëÿ âыбîðà òåмïåðàòóðы ñèí- òåзà è âыðàщèâàíèÿ быëè ïîëьзîâàíы дèàãðàм- мы ñîñòîÿíèÿ òâåðдыõ ðàñòâîðîâ, âõîдÿщèõ â ñîñòàâ êðèñòàëëîâ Hg1–x–yCdxDyySe [9]. Амïóëы èзãîòàâëèâàëèñь èз òîëñòîñòåííîãî êâàðцà ñ âыòÿíóòым êîíóñîîбðàзíым êîíцîм. Äëÿ òîãî чòîбы ïðåдîòâðàòèòь âзàèмîдåéñòâèå зàãðóжàåмîãî мàòåðèàëà ñ êâàðцåм, àмïóëы ãðà- фèòèзèðîâàëè, ïîñëå чåãî èõ ïîâòîðíî ñóшèëè â âàêóóмíîм шêàфó è îñòàâëÿëè â âàêóóмå дî зà- ãðóзêè â íåå шèõòы. Пîñëå зàãðóзêè àмïóëó âà- êóóмèðîâàëè дî дàâëåíèÿ 10–2 Пà è зàïàèâàëè. Обðàзцы дëÿ èññëåдîâàíèé (3 шò.) âыðåзàëè èз ïîëóчåííîãî êðèñòàëëà. Сîдåðжàíèå Cd â íèõ ïðèíèмàëîñь ðàâíым åãî êîëèчåñòâó â шèõòå, ò. å. х=0,2. Чòî êàñàåòñÿ Dy, òî ïîñêîëьêó мàã- íèòíыå èîíы ðàñïðåдåëÿюòñÿ â ñëèòêå íåðàâíî- мåðíî, зíàчåíèÿ åãî êîíцåíòðàцèè (y) â êàждîм èз îбðàзцîâ óòîчíÿëèñь ïóòåм èññëåдîâàíèé èõ мàãíèòíîé âîñïðèèмчèâîñòè. Пîëóчåíî, чòî дëÿ îбðàзцà ¹ 1 y=0,011; ¹ 2 y=0,013; ¹ 3 y=0,017. Иññëåдîâàíèå мàãíèòíыõ ñâîéñòâ îбðàз- цîâ ïðîâîдèëîñь мåòîдîм Фàðàдåÿ â èíòåðâàëå òåмïåðàòóðы Т=77—300 Ê è мàãíèòíîãî ïîëÿ Н=0,25—4 êЭ. Измåðåíèÿ мàãíèòíîé âîñïðè- èмчèâîñòè χ ïðîâîдèëèñь îòíîñèòåëьíî ýòàëî- DOI: 10.15222/TKEA2014.1.47 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 1 48 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ íà ñ èзâåñòíым åå зíàчåíèåм, èññëåдóåмыå îб- ðàзцы (мàññîé îêîëî 200 мã) ðàзмåщàëèñь â òåõ òîчêàõ мàãíèòíîãî ïîëÿ, ãдå íàõîдèëñÿ ýòàëîí- íыé îбðàзåц ïðè ãðàдóèðîâêå óñòàíîâêè. Äëÿ ðåãèñòðàцèè âзàèмîдåéñòâèÿ èññëåдóåмîãî îб- ðàзцà ñ мàãíèòíым ïîëåм èñïîëьзîâàëè ýëåê- òðîííыå âåñы ЭМ-И-ЗМ ñ чóâñòâèòåëьíîñòью 1 мêã. Рåãèñòðàцèÿ èзмåðÿåмîãî ñèãíàëà ïðî- âîдèëàñь ñ ïîмîщью óíèâåðñàëьíîãî цèфðîâî- ãî âîëьòмåòðà Picotest M3500A ñ ïîãðåшíîñòью ±(0,004...0,008)% â зàâèñèмîñòè îò ïðåдåëà, ïî- ýòîмó ñëóчàéíàÿ ïîãðåшíîñòь быëà íåзíàчèòåëь- íîé. Пðîâåдåííыå îцåíêè ïîêàзыâàюò, чòî ñóм- мàðíàÿ ïîãðåшíîñòь ïðè èзмåðåíèè мàãíèòíîé âîñïðèèмчèâîñòè íå ïðåâышàåò 1% è ñîñòîèò â îñíîâíîм èз ñèñòåмàòèчåñêîé ïîãðåшíîñòè, ñâÿ- зàííîé ñ îïðåдåëåíèåм мàññы îбðàзцà è ýòàëîíà, à òàêжå ñ íåòîчíîñòью ðàñïîëîжåíèÿ îбðàзцà â мàãíèòíîм ïîëå, è ñëóчàéíîé, êîòîðàÿ îбóñëîâ- ëåíà íåòîчíîñòью èзмåðåíèÿ âåëèчèíы ñèãíàëà. Иññëåдîâàíèÿ êèíåòèчåñêèõ êîýффèцèåí- òîâ ïðîâîдèëè â èíòåðâàëå Т=77—300 Ê è Н=0,5—5 êЭ (ðàзмåð îбðàзцîâ 8×2×1,5 мм). Сóммàðíàÿ ïîãðåшíîñòь îïðåдåëåíèÿ ýëåê- òðîïðîâîдíîñòè ñîñòàâëÿåò 2%, êîýффèцèåí- òà Хîëëà — 6%, êîýффèцèåíòà òåðмî-ýдñ — íå ïðåâышàåò 6%. Магнитные свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe Мàòåðèàë Hg1–x–yCdxDyySe — ïàðàмàãíèò- íыé, è, ñîîòâåòñòâåííî, мàãíèòíàÿ âîñïðèèмчè- âîñòь χ èññëåдóåмыõ îбðàзцîâ èмååò õàðàêòåð- íыé дëÿ ïàðàмàãíåòèêîâ âèд. Нà рис. 1, а âèд- íî, чòî χ âîзðàñòàåò ïðè óмåíьшåíèè Т, чòî îбó- ñëîâëåíî óмåíьшåíèåм ðàзîðèåíòèðóющåãî дåé- ñòâèÿ òåïëîâыõ êîëåбàíèé àòîмîâ êðèñòàëëèчå- ñêîé ðåшåòêè íà îðèåíòàцèю мàãíèòíыõ мîмåí- òîâ àòîмîâ дèñïðîзèÿ â мàãíèòíîм ïîëå. Нà îñíîâå èзмåðåííыõ зàâèñèмîñòåé χ=f(T) быëè ïîñòðîåíы òåмïåðàòóðíыå зàâèñèмîñòè îбðàòíîé мàãíèòíîé âîñïðèèмчèâîñòè χf –1 àòî- мîâ Dy (ðèñ. 1, б): χf –1 =(χ–χ0), (1) ãдå χ0 — дèàмàãíèòíыé âêëàд êðèñòàëëèчåñêîé ðåшåòêè, êîòîðыé ñîздàí àòîмàмè Hg, Se, Сd, Dy (бåз âêëàдà 4f-ýëåêòðîíîâ дèñïðîзèÿ). Пðè ýòîм âêëàдîм íîñèòåëåé зàðÿдà â âåëèчè- íó χ êðèñòàëëà ïðåíåбðåãàëè. Из èññëåдîâàíèé мàãíèòíîé âîñïðèèмчèâîñòè òâåðдыõ ðàñòâîðîâ Hg1–x–yCdxDyySe ñëåдóåò, чòî âñå ïîëóчåííыå зàâèñèмîñòè 1/χf=f(T) â èññëåдóåмîм èíòåðâàëå òåмïåðàòóð îïèñыâàюòñÿ зàêîíîм Êюðè—Вåéñà χ=С/(Т–Θ), (2) ãдå С — ïîñòîÿííàÿ Êюðè; Θ — ïàðàмàãíèòíàÿ òåмïåðàòóðà Êюðè. Эêñòðàïîëÿцèÿ ïðÿмîëèíåéíыõ óчàñòêîâ ãðà- фèêîâ зàâèñèмîñòè 1/χf=f(T) дî ïåðåñåчåíèÿ ñ îñью òåмïåðàòóð óêàзыâàåò íà òî, чòî Θ>0, ò. å. мåждó «мàãíèòíымè» àòîмàмè îñóщåñòâëÿ- åòñÿ îбмåííîå âзàèмîдåéñòâèå фåððîмàãíèòíî- ãî õàðàêòåðà. Изëîмы íà ãðàфèêàõ зàâèñèмîñòè 1/χf=f(T) мîãóò быòь îбóñëîâëåíы íàëèчèåм â êðèñòàëëàõ Hg1–x–yCdxDyySe êëàñòåðîâ, à òîч- íåå èõ ïåðåõîдîм èз «мàãíèòîóïîðÿдîчåííîãî» â ïàðàмàãíèòíîå ñîñòîÿíèå ïðè òåмïåðàòóðå Êюðè ТС. Сâèдåòåëьñòâîм òîãî, чòî ïðè Т= ТС дåéñòâè- òåëьíî ïðîèñõîдèò ïåðåõîд êëàñòåðîâ èз «мàãíè- òîóïîðÿдîчåííîãî» â ïàðàмàãíèòíîå ñîñòîÿíèå, ÿâëÿåòñÿ óâåëèчåíèå ýффåêòèâíîãî мàãíèòíîãî мîмåíòà μýф ñ ðîñòîм òåмïåðàòóðы. Сîãëàñíî мîдåëè, îïèñàííîé â [10], â êðè- ñòàëëàõ Hg1–x–yCdxDyySe мîãóò îбðàзîâыâàòь- ñÿ êëàñòåðы, ñîñòîÿщèå èз àòîмîâ дèñïðîзèÿ, êîòîðыå зàíèмàюò бëèзêî ðàñïîëîжåíыå óзëы è мåждîóзëèÿ, è мåждó íèмè мîжåò âîзíèêàòь ïðÿмîå èëè íåïðÿмîå (чåðåз àòîмы Se) îбмåí- íîå âзàèмîдåéñòâèå фåððîмàãíèòíîãî (àíòèфåð- ðîмàãíèòíîãî) õàðàêòåðà. С óâåëèчåíèåм ðàз- мåðîâ êëàñòåðîâ зíàчåíèÿ ТС, êîòîðыå èõ õà- Рèñ. 1. Òåмïåðàòóðíàÿ зàâèñèмîñòь мàãíèòíîé âîñ- ïðèèмчèâîñòè àòîмîâ дèñïðîзèÿ (а) è åå îбðàòíîé âåëèчèíы (б) дëÿ òðåõ èññëåдóåмыõ îбðàзцîâ êðè- ñòàëëîâ Hg0,8–yCd0,2DyySe à) 0 50 100 150 200 250 Т, Ê 5 4 3 2 1 0 χ⋅ 10 6 , ñ м 3 / ã б) 50 100 150 200 250 Т, Ê 1,5 1,0 0,5 1/ χ f ⋅1 0– 6 , ã / ñм 3 Обðàзåц ¹1 Обðàзåц ¹2 Обðàзåц ¹3 Обðàзåц ¹1 Обðàзåц ¹2 Обðàзåц ¹3 ТС Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 1 49 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ ðàêòåðèзóюò, бóдóò ðàñòè, ïðèбëèжàÿñь ê òåм- ïåðàòóðå Êюðè ñîîòâåòñòâóющèõ ýòèм êëàñòå- ðàм фàз: Dy (ТС=88,3 Ê), DySe, DySe2, à ïðè âыдåëåíèè ýòèõ фàз ñîâïàдóò ñ íèмè. Эêñòðàïîëÿцèÿ óñðåдíåííыõ â îбëàñòè âы ñîêèõ òåмïåðàòóð óчàñòêîâ зàâèñèмîñòåé 1/χf=f(T) дî ïåðåñåчåíèÿ ñ îñью òåмïåðàòóð (ïðè Т≥290Ê мåждó àòîмàмè 4f-ýëåмåíòîâ îòñóò- ñòâóåò мàãíèòíîå óïîðÿдîчåíèå è èõ мàãíèòíыé мîмåíò ñîâïàдàåò ñ ïîëóчåííым òåîðåòèчåñêè) дàåò зíàчåíèå Θ, êîòîðîå ïîзâîëÿåò îïðåдåëèòь ñîдåðжàíèå «мàãíèòíîãî» êîмïîíåíòà â îбðàз- цàõ. Мàãíèòíыå ïàðàмåòðы μýф è Θ òðåõ èññëå- дóåмыõ îбðàзцîâ ïðèâåдåíы â òàбëèцå (дëÿ îб- ðàзцîâ ¹ 2 è ¹ 3 êàждàÿ âåðõíÿÿ ñòðîêà ñîîò- âåòñòâóåò бîëåå íèзêîòåмïåðàòóðíîмó ïðÿмîëè- íåéíîмó óчàñòêó íà êðèâîé 1/χf=f(T) ïî ñðàâ- íåíèю ñ íèжíåé). Пðèâåдåííыå íà ðèñ. 1 è â таблице дàííыå дëÿ òðåõ îбðàзцîâ Hg0,8–yCd0,2DyySe ñ ðàзíым ñîдåðжàíèåм Dy ñâèдåòåëьñòâóюò î òîм, чòî мàã- íèòíыå ñâîéñòâà êðèñòàëëîâ âåñьмà чóâñòâèòåëь- íы ê мàëåéшèм èзмåíåíèÿм ñîдåðжàíèÿ мàãíèò- íыõ èîíîâ. Кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe Зàêîíîмåðíîñòè èзмåíåíèÿ êèíåòèчåñêèõ êî- ýффèцèåíòîâ èññëåдóåмыõ îбðàзцîâ ïðè èзмå- íåíèè òåмïåðàòóðы ïîзâîëÿюò ïðåдïîëîжèòь, чòî íà ÿâëåíèÿ ïåðåíîñà â ýòèõ êðèñòàëëàõ â îñíîâíîм âëèÿюò âàêàíñèè â ïîдðåшåòêå Se è мåждîóзåëьíыå àòîмы ðòóòè, ïîñêîëьêó èзâåñò- íî, чòî â ñåëåíèдå ðòóòè è òâåðдыõ ðàñòâîðàõ íà åãî îñíîâå îíè ÿâëÿюòñÿ дîíîðàмè. Òåмïåðàòóðíàÿ зàâèñèмîñòь ýëåêòðîïðîâîд- íîñòè σ èññëåдóåмыõ îбðàзцîâ (рис. 2, а) õà- ðàêòåðíà дëÿ мåòàëëîâ, êîãдà σ óмåíьшàåòñÿ ñ ðîñòîм òåмïåðàòóðы, чòî îбóñëîâëåíî óмåíьшå- íèåм ïîдâèжíîñòè ýëåêòðîíîâ. Êîýффèцèåíò òåðмî-ýдñ α дëÿ âñåõ îбðàзцîâ èмååò îòðèцà- òåëьíыå зíàчåíèÿ, êîòîðыå âîзðàñòàюò ïî àбñî- ëюòíîé âåëèчèíå ïðè ïîâышåíèè òåмïåðàòóðы (ðèñ. 2, б), чòî ñâÿзàíî ñ óмåíьшåíèåм ñòåïåíè âыðîждåíèÿ ýëåêòðîííîãî ãàзà. Êàê âèдíî íà рис. 3, êîýффèцèåíò Хîëëà èñ- ñëåдóåмыõ êðèñòàëëîâ RH=1/(en) (ãдå n — êîí- цåíòðàцèÿ ýëåêòðîíîâ, ñм. òàбëèцó) ïðàêòèчå- ñêè íå зàâèñèò îò òåмïåðàòóðы, чòî óêàзыâàåò íà âыðîждåíèå ýëåêòðîííîãî ãàзà, à ïîдâèжíîñòь ýëåêòðîíîâ μН óмåíьшàåòñÿ ïðè åå óâåëèчåíèè, чòî óêàзыâàåò íà ïðåîбëàдàíèå ðàññåÿíèÿ íîñè- òåëåé зàðÿдà íà òåïëîâыõ êîëåбàíèÿõ êðèñòàë- ëèчåñêîé ðåшåòêè. Рèñ. 2. Òåмïåðàòóðíàÿ зàâèñèмîñòь óдåëьíîé ýëåê- òðîïðîâîдíîñòè (а) è êîýффèцèåíòà òåðмî-ýдñ êðè- ñòàëëîâ (б) дëÿ òðåõ èññëåдóåмыõ îбðàзцîâ êðèñòàë- ëîâ Hg0,8–yCd0,2DyySe à) 50 100 150 200 250 Т, Ê 4000 3000 2000 1000 σ, О м – 1 ⋅ ñм – 1 б) 50 100 150 200 250 Т, Ê 0 –20 –40 –60 –80 –100 α , м êВ / Ê ¹ îбðàзцà ТС, Ê μýф, μб* q, Ê n∙10–18, ñм–3 –a, мêВ/Ê s, Ом–1∙см–1 l, Вò/(cм⋅Ê) Z⋅103, K–1 1 (y =0,011) — 6,34 4 2,2 106 840 0,019 0,49 2 (y =0,013) 215 6,58 8 3,2 79 1377 0,45 6,78 –18 3 (y =0,017) 223 6,27 –5 2,7 90 1160 0,49 6,86 –38 * μб — мàãíåòîí Бîðà Параметры образцов кристаллов Hg0,8–yCd0,2DyySe Обðàзåц ¹1 Обðàзåц ¹2 Обðàзåц ¹3 Обðàзåц ¹1 Обðàзåц ¹2 Обðàзåц ¹3 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 1 50 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ Коэффициент термоэлектрической добротности кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe Êîýффèцèåíò òåðмîýëåêòðèчåñêîé дîбðîòíîñòè Z èññëåдóåмыõ êðèñòàëëîâ îïðåдåëåí íà îñíîâå ïîëóчåííыõ ýêñïåðèмåíòàëьíыõ òåмïåðàòóðíыõ зàâèñèмîñòåé óдåëьíîé ýëåêòðîïðîâîдíîñòè è êî- ýффèцèåíòà òåðмî-ýдñ ïðè Т=300 Ê ïî фîðмóëå Z =α2σ/λ. (3) Пîñêîëьêó â ëèòåðàòóðå îòñóòñòâóåò èíфîð- мàцèÿ îб èññëåдîâàíèÿõ òâåðдыõ ðàñòâîðîâ Hg1–x–yCdxDyySe, íåò è дàííыõ îб èõ òåïëîïðî- âîдíîñòè λ. В ñâÿзè ñ ýòèм ïðè ðàñчåòàõ Z èñ- ïîëьзîâàëè зíàчåíèå ðåшåòîчíîé òåïëîïðîâîдíî- ñòè HgSe λð≈0,019 Вò/(ñм⋅Ê) [11]. Пîëóчåííыå зíàчåíèÿ Z дëÿ èññëåдóåмыõ îбðàзцîâ ïðèâåдå- íы â òàбëèцå. Сëåдóåò îòмåòèòь, чòî îíè íîñÿò îцåíîчíыé õàðàêòåð è, âèдèмî, íåñêîëьêî зàíè- жåíы ïî ñðàâíåíèю ñ дåéñòâèòåëьíымè зíàчåíè- ÿмè, êîòîðыå мîжíî быëî бы ïîëóчèòь ïðè íà- ëèчèè ýêñïåðèмåíòàëьíыõ зíàчåíèé λ êðèñòàë- ëîâ Hg1–x–yCdxDyySe. Выводы Òàêèм îбðàзîм, óñòàíîâëåíî, чòî èññëåдî- âàííыå êðèñòàëëы Hg1–x–yCdxDyySe îбëàдàюò n-òèïîм ïðîâîдèмîñòè, èõ êîýффèцèåíò Хîëëà ïðàêòèчåñêè íå зàâèñèò îò òåмïåðàòóðы, à ýëåê- òðîïðîâîдíîñòь óмåíьшàåòñÿ ñ ðîñòîм òåмïåðà- òóðы. Оíè îбëàдàюò îдíîâðåмåííî мàãíèòíы- мè è ïîëóïðîâîдíèêîâымè ñâîéñòâàмè, à ýòî óêàзыâàåò íà ïåðñïåêòèâíîñòь èñïîëьзîâàíèÿ Hg1–x–yCdxDyySe â ïðèбîðàõ ñïèíòðîíèêè. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСÒОЧНИÊИ 1. Лåðèíмàí Н.Ê., Мàðьÿíчóê П.Ä., Пîíîмàðåâ А.И., Сàбèðзÿíîâà Л.Ä., Шåëóшèíèíà Н.Г. Эффåêò âñêèïàíèÿ дыðîê è îñîбåííîñòè мàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ ïîëóмàãíèòíî- ãî ïîëóïðîâîдíèêà Hg1–xMnxTe1–ySey // ФÒП.— 1997.— Ò. 31, ¹ 10.— С. 1198—1205. 2. Êîâàëюê Ò.Ò., Мàéñòðóê Э. В., Мàðьÿíчóê П. Ä. Мàãíèòíыå, êèíåòèчåñêèå è îïòèчåñêèå ñâîéñòâà êðèñòàë- ëîâ Hg1–х–уMnхDyуTe // Нåîðãàíèчåñêèå мàòåðèàëы.— 2013.— Ò. 49, ¹ 5.— С. 468—472. 3. Romcevic M., Kulbachinskii V.A., Romcevic N., Maryanchuk P.D., Churrilov. L.A. Optical properties of Hg1–xMnxTe1–ySey // Infrared Physics and Technolo- gy.—2005.— Vol. 46, iss. 5.— P. 379—387. DOI: 10.1016/j. infrared.2004.06.007 4. Êóëьбàчèíñêèé В.А., Чóðèëîâ И.А., Мàðьÿíчóê П.Ä., Лóíèí Р.А. Гàëьâàíîмàãíèòíыå ñâîéñòâà ïîëóмàãíèòíыõ ïîëóïðîâîдíèêîâ Hg1–xMnxTe1–ySey // ЖЭÒФ.— 1997.— Ò. 112, âыï. 5 (11). — С. 1809—1815. 5. Êóëьбàчèíñêèé В.А, Чóðèëîâ И.А., Мàðьÿíчóê П.Ä., Лóíèí Р.А. Вëèÿíèå Se íà ãàëьâàíîмàãíèòíыå ýффåêòы â ïîëóмàãíèòíыõ ïîëóïðîâîдíèêàõ Hg1–xMnxTe1–ySey // ФÒП — 1998.— Ò. 32, ¹ 1. — С. 57 — 60. 6. Milivojevic D., Babic Stojic B., Stojic M., Kulbachinskii V.A., Maryanchuk P.D., Churilov I.A. Electron paramagnetic resonance studies of Hg1–xMnxTe1–ySey // Solid State Communications 122. — 2002.— P. 389 — 393. DOI: 10.1016/S0038-1098(02)00132-1 7. Мàðьÿíчóê П.Ä., Мàéñòðóê Э.В. Гèãàíòñêîå мàãíè- òîñîïðîòèâëåíèå â êðèñòàëàõ Hg1–x–yMnxFeyTe // Изâ. âó- зîâ. Фèзèêà. — Ò. 50, ¹ 10. — 2007.— С. 29—34. 8. Kovalyuk T. T., Maryanchuk P. D., Maistruk E. V., Koziarskyi D. P. Optical properties of Hg1–x–yCdxDyySe crystals // Russian Physics Journal.— 2013.— Vol. 56, iss. 7.— Р. 831—836. DOI: 10.1007/s11182-013-0106-5 9. Òâåðдыå ðàñòâîðы â ïîëóïðîâîдíèêîâыõ ñèñòåмàõ: Сïðàâîчíèê.— Мîñêâà: Нàóêà, 1978. 10. Maryanchuk P.D., Maistruk E.V. Effect of heat treatment in sulfur and mercury vapors on the magnetic susceptibility of Hg1–xMnxTe1–ySy // Inorganic Materials.— 2008.— Vol. 44, iss. 5.— Р. 475—480. DOI: 10.1134/ S0020168508050087 11. Мîãèëåâñêèé Б.М., Чóдíîâñêèé А.Ф. Òåïëî- ïðîâîдíîñòь ïîëóïðîâîдíèêîâ.— Мîñêâà: Нàóêà, 1972. Дата поступления рукописи в редакцию 24.12 2013 г. Рèñ. 3. Òåмïåðàòóðíàÿ зàâèñèмîñòь êîýффèцè- åíòà Хîëëà (а) è ïîдâèжíîñòè ýëåêòðîíîâ (б) дëÿ òðåõ èññëåдóåмыõ îбðàзцîâ êðèñòàëëîâ Hg0,8–yCd0,2DyySe à) 50 100 150 200 250 Т, Ê 4 3 2 R H , ñм 3 / Ê ë б) 50 100 150 200 250 Т, Ê 8000 6000 4000 2000 µ H , ñм 2 / (В ⋅ñ ) Обðàзåц ¹1 Обðàзåц ¹2 Обðàзåц ¹3 Обðàзåц ¹1 Обðàзåц ¹2 Обðàзåц ¹3 Т. Т. КОВАЛЮК, Е. В. МАЙСТРУК, П. Д. МАР'ЯНЧУК Óêðàїíà, Чåðíіâåцьêèé íàціîíàëьíèé óíіâåðñèòåò імåíі Юðіÿ Фåдьêîâèчà E-mail: t.kovalyuk@chnu.edu.ua МАГНІÒНІ ÒА ÊІНЕÒИЧНІ ВЛАСÒИВОСÒІ ÊРИСÒАЛІВ Hg1–x–yCdxDyySe Проведено дослідження магнітних і кінетичних властивостей кристалів Hg1–x–yCdxDyySe, які показали їх високу чутливість до найменших коливань вмісту магнітних іонів. На основі експериментально от- Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 1 51 МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОНИКИ REFERENCES 1. Lerinman N.K., Mar’yanchuk P.D., Ponomarev A.I., Sabirzyanova L.D., Shelushinina N.G. Hole boil-off and the magnetoresitance of the semimagnetic semiconductor Hg1–xMnxTe1–ySey. Semiconductors, 1997, vol. 31, no 10, pp. 1030-1036. DOI: 10.1134/1.1187019 2. Kovalyuk T.T., Maistruk E.V., Maryanchuk P.D. Magnetic, optical, and kinetic properties of Hg1–x–yMnxDyyTe crystals. Inorganic Materials, 2013, vol. 49, no 5, pp. 445- 449. DOI: 10.1134/S0020168513050051 3. Romcevic M., Kulbachinskii V.A., Romcevic N., Maryanchuk P.D., Churrilov. L.A. Optical properties of Hg1–xMnxTe1–ySey. Infrared Physics and Technology, 2005, vol. 46, iss. 5, pp. 379-387. DOI: 10.1016/j.infrared.2004.06.007 4. Kul’bachinskii V. A., Churilov I. A., Mar’yanchuk P. D., Lunin R. A. Galvanomagnetic properties of Hg1–xMnxTe1–ySey semimagnetic semiconductors. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 1997, vol. 85, iss. 5, pp. 989-993. DOI: 10.1134/1.558405 5. Kulbachinskii V. A., Churilov I. A., Maryanchuk P. D., Lunin R. A. Effect of selenium on the galvanomagnetic properties of the diluted magnetic semiconductor Hg1–xMnxTe1–ySey. Semiconductors, 1998, vol. 32, no 1, pp. 49—51. DOI: 10.1134/1.1187367 6. Milivojevic D., Babic Stojic B., Stojic M., Kulbachinskii V.A., Maryanchuk P.D., Churilov I.A. Electron paramagnetic resonance studies of Hg1–xMnxTe1–ySey, Solid State Communications, 2002, vol. 122, iss. 7–8, pp. 389-393. DOI: 10.1016/S0038-1098(02)00132-1 7. Maryanchuk P.D., Maistruk E. V. Giant magneto- resistance in Hg1–x–yMnxFeyTe crystals. Russian Physics Journal, 2007, vol. 50, no 10, pp. 985-992. DOI: 10.1007/ s11182-007-0143-z 8. Kovalyuk T. T., Maryanchuk P. D., Maistruk E. V., and Koziarskyi D. P. Optical properties of Hg1–x–yCdxDyySe crystals. Russian Physics Journal, 2013, vol. 56, iss. 7, pp. 831-836. DOI: 10.1007/s11182-013-0106-5 9. Tverdye rastvory v poluprovodnikovykh sistemakh [Solid solutions in semiconductor systems. Reference book] Moskow, Nauka, 1978, 188 p. (in Russian) 10. Maryanchuk P.D., Maistruk E.V. Effect of heat treatment in sulfur and mercury vapors on the magnetic susceptibility of Hg1–xMnxTe1–ySy. Inorganic Materials, 2008, vol. 44, iss. 5, pp. 475—480. DOI: 10.1134/ S0020168508050087 11. Mogilevskii B.M., Chudnovskii A.F. Teploprovodnost' poluprovodnikov [The thermal conductivity of semiconductors] Moskow, Nauka 1972, 535 p. T. T. KOVALYUK, E. V. MAISTRUK, P. D. MARYANCHUK Ukraine, Yuriy Fedkovych Chernîvtsi National University E-mail: t.kovalyuk@chnu.edu.ua MAGNETIC AND KINETIC PROPERTIES OF CRYSTALS Hg1–x–yCdxDyySe This paper presents research results on the magnetic and kinetic properties of Hg1–x–yCdxDyySe crystals. The coefficient of thermoelectric figure of merit of Hg1–x–yCdxDyySe crystals is determined on the basis of the temperature dependence of electrical conductivity and thermoelectric power. The temperature dependence of the magnetic susceptibility χ has the form typical for paramagnets and decreases with the temperature in- crease. The growth of χ with the decrease of T results from the decrease in the disorienting effect of thermal vibrations of the atoms in crystal lattice on orientation of the magnetic moments of Dy in magnetic field. The authors have established that the characteristics of the magnetic susceptibility result from the presence of clusters with different sizes. The characteristic properties of the changes in kinetic coefficients with temperature variation for Hg1–x–yCdxDyySe samples suggests that vacancies in the Se sublattice and interstitial mercury mainly affect the transport phenomena in these crystals. It is known that mercury chalcogenides and solid solutions based on mercury interstitials and vacancies in the chalcogen sublattice are donors. The temperature dependence of the electrical conductivity for Hg1–x–yCdxDyySe are metallic in character, that is σ decreases with increasing temperature due to decreasing mobility of electrons, the Hall coefficient of the crystals Hg1–x–yCdxDyySe does not depend on temperature, which is associated with the degeneracy of the electron gas. Thermoelectric power for Hg1–x–yCdxDyySe samples is negative and its absolute value increases with the temperature increase due to reduction in the degree of degeneracy of the electron gas. Research re- sults indicate prospects of the application of Hg1–x–yCdxDyySe crystals in spintronics devices. Keywords: crystal, magnetic susceptibility, cluster, electric conductivity. риманих температурних залежностей електропровідності і термо-ерс проведено оцінку коефіцієнта термоелектричної добротності зразків. Встановлено, що особливості їх магнітної сприйнятливості обумовлені наявністю кластерів різних розмірів, а коефіцієнт Холла не залежить від температури, що вказує на виродження електронного газу. Термо-ерс для досліджуваних зразків приймає негативні зна- чення і зростає за абсолютною величиною при підвищенні температури, що пов'язано із зменшенням ступеня виродження електронного газу. Ключові слова: кристал, магнітна сприйнятливість, кластер, електропровідність. DOI: 10.15222/TKEA2014.1.47 ÓÄÊ 621.315.592

Магнитные и кинетические свойства кристаллов Hg1–x–yCdxDyySe

Репозитарії

Схожі ресурси