Ефекти розведеного магнітного напівпровідника в карбіді кремнію з імплантованими іонами Mn і Fe
Cпектри пропускання і фарадеївського обертання площини поляризації світла, виміряні при температурі 2 K, порівняно для монокристалів 4H–SiC, імплантованих іонами Mn і 6H–SiC, імплантованих іонами Fe і контрольних зразків тих же монокристалів, що не піддавалися імплантації. Імплантацію проводили при...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian English |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022007 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2022007 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian English |
| topic |
- - |
| spellingShingle |
- - Komarov, A.V. Los, A.V. Ryabchenko, S.M. Romanenko, S.M. Ефекти розведеного магнітного напівпровідника в карбіді кремнію з імплантованими іонами Mn і Fe |
| topic_facet |
- - |
| format |
Article |
| author |
Komarov, A.V. Los, A.V. Ryabchenko, S.M. Romanenko, S.M. |
| author_facet |
Komarov, A.V. Los, A.V. Ryabchenko, S.M. Romanenko, S.M. |
| author_sort |
Komarov, A.V. |
| title |
Ефекти розведеного магнітного напівпровідника в карбіді кремнію з імплантованими іонами Mn і Fe |
| title_short |
Ефекти розведеного магнітного напівпровідника в карбіді кремнію з імплантованими іонами Mn і Fe |
| title_full |
Ефекти розведеного магнітного напівпровідника в карбіді кремнію з імплантованими іонами Mn і Fe |
| title_fullStr |
Ефекти розведеного магнітного напівпровідника в карбіді кремнію з імплантованими іонами Mn і Fe |
| title_full_unstemmed |
Ефекти розведеного магнітного напівпровідника в карбіді кремнію з імплантованими іонами Mn і Fe |
| title_sort |
ефекти розведеного магнітного напівпровідника в карбіді кремнію з імплантованими іонами mn і fe |
| title_alt |
Diluted Magnetic Semiconductor Effects in Mn- and Fe-Implanted Silicon Carbide |
| description |
Cпектри пропускання і фарадеївського обертання площини поляризації світла, виміряні при температурі 2 K, порівняно для монокристалів 4H–SiC, імплантованих іонами Mn і 6H–SiC, імплантованих іонами Fe і контрольних зразків тих же монокристалів, що не піддавалися імплантації. Імплантацію проводили при енергії пучка 190 кеВ і з повними дозами опромінення 3,8 · 1016 см–2 і 5,5 · 1016 см–2. Вона приводить до створення поверхневих шарів з товщиною близько 0,2 мкм, легованих цими іонами, із середньою концентрацією іонів Mn або Fe близько 1021 см–3. Пропускання світла через імплантовані кристали змінилося незначно у порівнянні з контрольними, що, однак, відповідало відносно великомукоефіцієнту ослаблення світла в шарі з введеними іонами. Це інтерпретовано як результат розсіювання світла на неоднорідностях, створених потоком високоенергетичних іонів у цьому шарі. Присутність поверхневого шару, що містить магнітні іони, привело до значних змін у фарадеївському обертанні площини поляризації світла. Величини констант Верде для цього шару виявилися приблизно на три порядки більшими за модулем і протилежного знака в порівнянні з їх значеннями для контрольних зразків. Магнітопольові залежності фарадеївського обертання від шару з іонами Mn виявилися функціями поля, що насичуються. Це вказує на пропорційність фарадеївського обертання намагніченості парамагнітної підсистеми іонів Mn. У випадку шару, імплантованого іонами Fe, вони є лінійними за полем, подібно до того, як це спостерігається в AIIFeBIV напівмагнітних напівпровідниках. Зроблено припущення, що іони Fe у SiC, так як і у AIIFeBIV, знаходяться у синглетному стані і набувають намагніченості у зовнішньому полі через механізм, подібний ван-флеківській намагніченості. Встановлено, що шари SiC із введеними іонами Mn або Fe демонструють магнітооптичні властивості, типові для розведених магнітних (напівмагнітних) напівпровідників. Разом з тим у вивчених (SiC,Mn)C і (SiC,Fe)C зразках не спостерігалося феромагнітного упорядкування. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2022 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022007 |
| work_keys_str_mv |
AT komarovav efektirozvedenogomagnítnogonapívprovídnikavkarbídíkremníûzímplantovanimiíonamimnífe AT losav efektirozvedenogomagnítnogonapívprovídnikavkarbídíkremníûzímplantovanimiíonamimnífe AT ryabchenkosm efektirozvedenogomagnítnogonapívprovídnikavkarbídíkremníûzímplantovanimiíonamimnífe AT romanenkosm efektirozvedenogomagnítnogonapívprovídnikavkarbídíkremníûzímplantovanimiíonamimnífe AT komarovav dilutedmagneticsemiconductoreffectsinmnandfeimplantedsiliconcarbide AT losav dilutedmagneticsemiconductoreffectsinmnandfeimplantedsiliconcarbide AT ryabchenkosm dilutedmagneticsemiconductoreffectsinmnandfeimplantedsiliconcarbide AT romanenkosm dilutedmagneticsemiconductoreffectsinmnandfeimplantedsiliconcarbide |
| first_indexed |
2023-03-24T09:00:13Z |
| last_indexed |
2023-03-24T09:00:13Z |
| _version_ |
1795757746335776768 |
| spelling |
ujp2-article-20220072022-02-06T19:44:05Z Ефекти розведеного магнітного напівпровідника в карбіді кремнію з імплантованими іонами Mn і Fe Diluted Magnetic Semiconductor Effects in Mn- and Fe-Implanted Silicon Carbide Komarov, A.V. Los, A.V. Ryabchenko, S.M. Romanenko, S.M. - - Cпектри пропускання і фарадеївського обертання площини поляризації світла, виміряні при температурі 2 K, порівняно для монокристалів 4H–SiC, імплантованих іонами Mn і 6H–SiC, імплантованих іонами Fe і контрольних зразків тих же монокристалів, що не піддавалися імплантації. Імплантацію проводили при енергії пучка 190 кеВ і з повними дозами опромінення 3,8 · 1016 см–2 і 5,5 · 1016 см–2. Вона приводить до створення поверхневих шарів з товщиною близько 0,2 мкм, легованих цими іонами, із середньою концентрацією іонів Mn або Fe близько 1021 см–3. Пропускання світла через імплантовані кристали змінилося незначно у порівнянні з контрольними, що, однак, відповідало відносно великомукоефіцієнту ослаблення світла в шарі з введеними іонами. Це інтерпретовано як результат розсіювання світла на неоднорідностях, створених потоком високоенергетичних іонів у цьому шарі. Присутність поверхневого шару, що містить магнітні іони, привело до значних змін у фарадеївському обертанні площини поляризації світла. Величини констант Верде для цього шару виявилися приблизно на три порядки більшими за модулем і протилежного знака в порівнянні з їх значеннями для контрольних зразків. Магнітопольові залежності фарадеївського обертання від шару з іонами Mn виявилися функціями поля, що насичуються. Це вказує на пропорційність фарадеївського обертання намагніченості парамагнітної підсистеми іонів Mn. У випадку шару, імплантованого іонами Fe, вони є лінійними за полем, подібно до того, як це спостерігається в AIIFeBIV напівмагнітних напівпровідниках. Зроблено припущення, що іони Fe у SiC, так як і у AIIFeBIV, знаходяться у синглетному стані і набувають намагніченості у зовнішньому полі через механізм, подібний ван-флеківській намагніченості. Встановлено, що шари SiC із введеними іонами Mn або Fe демонструють магнітооптичні властивості, типові для розведених магнітних (напівмагнітних) напівпровідників. Разом з тим у вивчених (SiC,Mn)C і (SiC,Fe)C зразках не спостерігалося феромагнітного упорядкування. Light transmission and Faraday rotation spectra measured at a temperature of 2 K for 4H–SiC and 6H–SiC single crystals of silicon carbide implanted with Mn and Fe ions, respectively, and for control specimens of the same single crystals not subjected to the implantation have been compared. A 190 keV beam is used to implant ions at the total exposure doses of 3.8 × 1016 and 5.5 × 1016 cm–2. As a result, layers of about 0.2 μm in thickness doped with Mn or Fe ions to the average ionic concentration of about 1021 cm–3emerged. Although the light transmission through implanted crystals is only slightly changed in comparison with that for the reference specimen, it corresponds to rather a high value of the light extinction coefficient in the implanted layer. Such a phenomenon is interpreted as a result of the light scattering by optical inhomogeneities created by high-energy ions in the surface layer. The presence of magnetic ions in the near-surface layer gives rise to noticeable changes in the Faraday rotation spectra of specimens. The estimated values of the Verdet constant for those layers turn out of the opposite sign and about three orders of magnitude larger than that for the undoped specimens. The dependences of the Faraday rotation contribution on the magnetic field for the Mn-implanted layer are found to get saturated, which evidences a proportionality between the Faraday rotation and the magnetization of the paramagnetic subsystem of Mn ions. In the case of a Fe-implanted layer, those dependences turn out linear, similar to what is observed for AIIFeBIV semimagnetic semiconductors. An assumption is made that Fe ions are in the singlet ground state in SiC and AIIFeBIV and become magnetized in an external field owing to a mechanism similar to the van Vleck one. The SiC layers with implanted Mn or Fe ions are found to reveal magnetooptical properties typical of diluted magnetic (semimagnetic) semiconductors. At the same time, no ferromagnetic ordering is observed in the studied (Si,Mn)C and (Si,Fe)C specimens. Publishing house "Academperiodika" 2022-02-06 Article Article Peer-reviewed Рецензована стаття application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022007 10.15407/ujpe56.10.1056 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 56 No. 10 (2011); 1056 Український фізичний журнал; Том 56 № 10 (2011); 1056 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe56.10 uk en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022007/2216 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2022007/2217 |