Электронные явления в полумагнитных полупроводниковых твердых растворах на основе АIIВVI тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

ЧЕРШВЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УШВЕРСИТЕТ .

; з I -1

¡м. 10. Федьковича

2 •;■?

МАР'ЯНЧУК Павло Дмитрович

УДК 621.315. 592

Електронт явища в нашвмагштних натвпровщшкових твердих розницах на основ! А11ВУ1

01.04.10 - ф1зика нашвпровщншш! 1 /иелектриюв Автореферат дисертацп на здобуття паукового ступеня доктора ф1зико-математичних наук

ЧершвцМ997

Дисертащею е рукопис.

Робота виконана в Чершвецькому державному ушверситет1 iMeHi lOpin Федьковича, MinicTepcTBO ocBira УкраТни.

Науковий консультант доктор ф!з.-мат. наук, професор Гавалешко

Микола Петрович, Чершвецышй державний ушверситет, кафедра ф1зичноТ електрошки, професор.

Офщшш опонентн:

доктор ф1з.-мат. наук, професор Баранський Петро 1вановнч, 1нститут ф1зики нашвпровщнигав HAH УкраТни, головний науковий сшвробтшк;

доктор ф1з.-мат. наук, професор Ковалюк Захар Дмитрович, KepiBHHK Чершвецького В1ДД1лепня шституту проблем матер1алознавс-тва HAH УкраТни;

доктор ф13.-мат. наук, професор Савнцький Володимир Григорович, 1нститут прикладноТ ф1зики Льв1вського державного ушверситету iMe-ni 1вана Франка, директор.

Провщна установа 1нститут ф1зики HAH УкраТни, м. КиТв.

Захист вщбудеться 27 лютого 1998 р. о 1500 год. на заадагаи спещ&шзованоТ вчено! ради Д 76.051.01 Чершвецького державного ун1верстету iM. Ю.Федьковича (274012, м. Чершвщ, вул. Коцюбинсь-кого, 2).

3 дисертащею можна ознайомитись у б16лютещ Чершвецького державного ушверситету, вул. Jleci УкраТнки, 23.

Автореферат розкланий " 23 " е^Ч^Л- 1998 р.

Вчений секретар Тт^ ^ "

спецкипзованоТ вчено! ради j^-^l/f Курганецький М.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальность теми. Марганцевмюш тверд1 розчини на >chobí A]IBVI вщносяться до нового класу натвпровщникових cpnciajiia - HaniBMarHiTHHx нашвпрошдшпив. Результата, hkí bí-Iomí на даний час, cвiдчaть про те, що ni кристали, напевне, е гайбшьш щкавою для дослщжень групою твердих tí л.

Особливо цшавими як з точки зору фундаментальних до-упдженъ так i можливостей практичного використання е марган-leBMÍcui тверд i розчини на ochobí халькогеиадв ртуп, що склада-оться Í3 компонент!в, од ni з яких е безнцлинними (иаприклад, IgSe, HgTe) або широкозонними (иаприклад, CdTe, CdSe) д!ама-штними натвпровщниками, a imui MnSe та МпТе - широкозон-шми антиферомагнетиками. Зм1на складу приводить до плавно!" геребудови енергетично! зонно! структури цих твердих розчишв, 1налопчно Hgi.xCcixTe. При цьому кристали марпшцевмюних вердих розчишв на ochobí халькогешддв pTyxi воло/щотъ власти-юстями, як i притаманш твердим розчинам типу Hgi_xCdxTe i зу-ювлюють можлпвост! та перспективи використання цих кристал1в i електрошщ: непарабол i чшетго зонного спектру, переходом без-[илишгий - звичайний натвпровщник, малими ефективними Macara електрошв, великими рухливостями hocí'íb заряду i т.д.

KpiM цього, наявшеть MarHiTHoi" компонента (Мп) приводить до pi3HHx тагов o6míhhoí взаемоди в нагпвмагштних натв-фовщниках, вплив якоГ на зонш параметри кристал1в змшгоеться bmíctom Мп та шд дieю магштного поля, тиску i температури. 1я додаткова можливють керування зонним спектром разом з вщ-наченими вище властивостями маргаш(евм1сш1х твердих розчишв ia ochobí халькогенццв ртут) вщкривае hobí (ширин nopiiniHiio з вердими розчинами типу Hg)-xCdxTe) перспективи як для фун-■аменталышх дослщжень, так i для практичного використання казаних кристал1в.

Саме тому вивчення властивостей шдсистеми магттних lOMeHTÍB, локал13ованих на атомах Мп, (яка характеризуе невпо-рядковашеть твердого розчину по марганщо), i динамйси npoueciB, :kí вщбуваються в iiíií при 3míhí складу твердих розчишв, температури (Т), величини магштного поля (Н), тиску (Р) та в резуль-aTÍ термообробки кристал1в в парах компоненпв, дае можливгеть [рослщкувати за змшою невпорядкованосп, еволющею i впливом

р13них тип 1В обмпших взаемодш на зонний спектр, глибше зрозу мгги ф^зичш явища в нашвмагштних нашвпровщниках [ повшш< розкрити можливосп IX практичного використапня.

Обрання нами об'ектом досМджегтя марганцевмюню твердих розчишв на основ! обумовлено тим, що маргаиець

замщаючи атоми в А11 гндгратщ волод1е в сташ Мп2+ стабшьнок натвзаповненою Зс15-гадоболонкою 1 не змшгое свого зарядовоп стану, а значить мае стаб1льний магштний момент. Це дае змогу визначпти вм1ст марганцю в зразку (склад твердого розчину пс марганцю) ¡з впмгр'т магштноГ спрлйнятлнвосп; пов'язувати змш;) ефективного магштного моменту атома Мп (реф.) 13 змшою обмш но1 взаемодп Мп-8е(Те)-Мп, яка обумовлена температурою, маг штним полем або змшою розм1р!В кластер] в в результат! термооб робки; дослщжувати невпорядковашсть твердого розчину з допо могою магнитно! сприйнятлнвостг, проводите теоретичш розрахун ки, знаючи що 8=5/2.

До мппмального набору об'екпв дослщження входять:

Н^_хМпх8е - тому що кристали одержуються тишки п-типу; володдать безщшинним, вузькозонним \ широкозонним станом; для них можна надшно визначити параметри зонноТ структу-ри, обмшио! з-с1 1 р-с1 взаемод11, непрямо! взаемодп та кластер« типу Мп-Бе-Мп; е можливютъ врахування парамагштногс (безщшинний) та ддамагштного (звичайний стан) вкладу носпг заряду в магштну сприйнятлив1сть.

Н^1.хМпхТе1-у8еу - для виявлення сшльних ознак \ особли-востей, яш притаманш зонному спектру, магштшй (утворешй атомами Мп) та дефектшй пщсистемам твердих розчишв на основ1 селетду та телуриду рту71; для спостереження за змшою обмпшо] взаемодп (обмшного штегралу Л) при змнп розм1р1в атома халь-когену та його вшсту в твердому розчиш.

Н^1-х.уМпхСс1у8е (п-типу) - для гадтвердження того, щс особливосп магштноТ сприйнятливосп з6ер|гаються при замни ча-стини атомш Hg на Сс1 (зонна структура 1 властивосп, обумовлеш нею, под1бш до Н^»1.хМпх8е); для спостереження за змшою обмш-ноТ взаемодп (обмшного штегралу .0 при замш! частини атом1в ртут! на кадмш.

Сс11.хМпхТе - для тдтвердження того, що особливосп маг-штно! сприйнятливосп е характерними 1 для широкозонних нашв-провщнигав, а не обумовлеш безщшинним або вузьконилншшм

станом; для спостереження за змшою обмшноГ взаемодй' (обмпшого штегралу Д) при змии розм1р!в атом1в металу в А11 тдгратш.

Отже, марганцевмкш твер;ц розчини на основ1 АПВУ1 об-раш нами як об'екти дослщжень, осюльки вони поеднують в соб1 найщкавШ проблем!» питания ф1зики нашвпровщниюв \ магтт-них явищ та можливосп Гх широкого практичного використання.

А нeoбxiднicть вивчення (на основ! комплексних дослЬ джень технолопчних питань, магштних, кшетичних, оптичних властивостей вказаних кристалле) невпорядкованосп твердого розчину, безщшинного 1 вузькозонного ста («в, р1зних титв обмш-них взаемодш, Гх еволюцп тд /цело ртзних факторш та Гх взае-мовпливу, визначае актуальшсть даноГ дисертапшноГ роботи, ГТ мету 1 завдання.

Зв'язок роботи з пауковыми програмами, планами, темами. Досладжения, результати яких представлен! в ди-сертацп, виконат у вщповщносп з програмою науковоГ тематики кафедри ф1зичноТ електротки Чершвецъкого державного ушвер-ситету: «Досладжения процеав росту кристал1в, структури дефек-т1в 1 електронних явищ в складних натвпровщниках на основ] А2В6 I А4В6» (№ держреестрацп 01860060721), «Нашвмагштш нагпвпровщники 1 прилади на Гх основЬ> (№ держреестрацп 0193и027500).

Мета г задачг дослгдження. Встановлення (на основ! комплексних магштних, кшетичних, оптичних дослщжень) основ-них законом! рностей та особливостей змши зонного спектру, б-с!, р-<1, Мп-Бе-Мп, Мп-Те-Мп обмшних взаемодш, невпорядкованост! нашвмагштних натвпровщникових марганцевмюних твердих роз-чшпв на основ! А"ВУ1 гад д!ею р!зних факторов, а також можли-востей практичного використання дослщжених кристал1в.

Досягнення ц1еГ мети передбачае вирплення таких задач:

1. Експериментальне дослщження та встановлення технолопчних режгопв вирощування кристал1В марганцевмюних твердих розчишв на основ! халькогеш/Цв ртут), контроль Гх якосп \ складу р1зними методами та дослщження умов для т'леспрямова-ного керування властивостями матер1алу шляхом його термооб-робки в парах Бе 1 Hg.

2. Визначення, на основ) комплексних дослщжень магшт-них, кшетичних, оптичних властивостей (проведених при Т=0,05К

- 360К, Н=0,5 Е - 350000 Е, Р<16 кбар), основних параметр1в зонного спектру, магштноУ та дефектно!' шдеистем монокристал1в маргаидевм]сних твердих розчишв на осмти А"ВУ1 (до х теля термообробки), встановлення законом1рностей змши цих парамет-р!в в залежносп вед складу, концентраци носив заряду, темпера-тури, величини магштного поля 1 тиску.

3. Виявлення сгплышх ознак та особливостей, як! прита-манш зонному спектру, магнггшй (утворешй атомами Мп) та дефекта ш шдсистемам дослщжуваних кристал1в.

4. Пояснения експериментальних результате на основ'1 зонноГ структури, мехашзму перетворень в магштнш та дефекта ¡й тдсистемах кристал1В (яю вщбуваються в процеа термообробки), обмшних (в-ё, р-ё, Мп-Бе-Мп, Мп-Те-Мп) взаемодш (обумовлених наявтстю в кристалах атом1в Мп).

5. Вивчення можливостей практичного використання дослщжуваних нашвмагштних натвпровадншив.

Наукова новизна одержаних результатов полягае в тому, що вперше:

1. Експериментально встановлено технолопчш режими синтезу 1 вирощування методом Брщжмена монокристал1в ^.хМ^е (0<х<0,385) та Hgi.xMiixTei.ySey (0<х<0,3) (0<у<0,1), а також технолопчш умови термообробки кристаллв, яю. дозволя-ють змшювати кластерну 1 дефектну шдсистеми кристален з метою змши магншшх та зонних параметр!в, концентраци носив заряду та Тх рухливость

2. На основ 1 дослщжень магштноУ сприйнятливосп Н§]-хМпх8е та Hgi.xMnxTei.ySey в обласп температур (0,05<Т<5К) при (0,5 Е<Н<180 Е) виявлено перехщ кристал1в з (0,02<х<0,3) в стан кластерного спшового скла (КСС) при Т<Т{<сс- Переход в стан КСС обумовлений хаотичним «замороженням» напрямшв магштних моментов взаемодпочих млж собою атомов Мп (при на-явносп "магштного впорядкування" в "ядрГ' кластер1в).

3. Встановлено, що на залежностях Хш = ПТ) Для марган-цевмк-лшх твердих розчишв иа основ! АПВУ1 з х>0,01 в штсрвал1 (4,2К<Т<360 К) можна видшгги прямолшшш дшянки р1зного на-хилу, ЯК1 описуються законом Кюр! або КгорЬВсйсса з вщ'емними парамагштними температурами Кюр1 (8). Зростання ефективного магштного моменту атомов Мп (цеф.) 3 тдвищенням температури

(встановлеие на основ! змши нахилу лшпших /цляиок на залеж-ностях хш = ПТ)), обумовлене переходом в "парамапптний" стан груп кластер1в р1зних розм1р1в типу (Мп-Бе-Мп-Бе, Мп-Те-Мп-Те або Мп-Те-Мп-Бе), в яких м1ж атомами Мп через атоми халькоге-ну здшсшоеться непряма обмпша взаемод!я антиферомагттного характеру, енерпя яко! залежить В1Д розм)р1в атома халькогену.

4. Встановлено, що процес термообробки ^1-хМпх8е та Hgi.xMnxTej.ySey в парах Бе, внаслщок заповнення дифундуючи-ми атомами §е вакансш у своТй шдгратщ 1 мцрацп атом1в Мп в зразках, приводить до утворення нових або змши розм1р1в ¡сную-чих в кристалах кластер!в, а це, в свою черту, приводить до змши ефективних магштних моментов атом1в Мп (¡лсф ) \ парамагштних температур Кюр1 (0), як\ характеризують стан мапптноГ шдсисте-ми.

Виявлено змшу парамагнетизму Hgl.xMnxSe та IIgi.xMnxTei.ySey внаслщок \'х термообробки в парах ртуть яка обумовлеиа лмшого розлпр^в кластеров, зм¡ною тлькосп 1Г£ у вуз-лах 1 \пжвузлях, концентраци поспи заряду I збшьшешшм шлъко-ст1 невзаемоддачих М1Ж собою атомтв Мп (в основному, за раху-нок заповнення м1гругочими атомами Мп вакансш в шдгратщ рту-Hgj.xMnxTei.ySey).

5. На осногн проведених ощнок показа!ю, що в кристалах Hgl.xMnxSe найбшьш ймошрним при низьких та наднизьких температурах (Т>0,08 К) е домшування розсповаиня слектрошв на заряджених донорних центрах, яке супроводжуеться при Т<3-5 К слабим розспованням на лок<ъ'пзованих магштних моментах Мп (для зраз5ав з х>0,2), в областо азотних температур - на п'езоакустичних, а при високих Т»9д - на полярних оптичиих фонолах.

6. Встановлено, що переважаючий низькотемпературний електронний вклад «важких» малорухливих електрошв в кшетич-ш коефпценти безщшинних 1 вузьконцлинних нашвпровщниюв р-типу Hgi.xMnxTei.ySey, який, зокрема, приводить до вщ'емних значень коефщ1еита Холла в слабих магштних полях, обумовле-ний наявшстю в кристалах областей п-типу (-Hg-Mn-Se-), як1 утворюють неперервний (зв'язаний) електронний кластер, та пе-ребувашгям б1лыно-1' частини дipoк при Н=0 1 Т<4,2 К, внасл1док обмишоТ взаемоди, в станах зв'язаного магштного полярона. Руй-

нування полярошв з ростом температур« \ магнитного поля приводить до зростання концентрацц /ирок I зв'язаного з ним ефекту вщ'емного мапптоопору та аномального сгнввщношення поздовж-нього 1 поперечного мапитоопор1в.

7. Встановлено, що обманна взаемод1Я електрошв зони провщноси з с!-електронами атом ¡в Мп, яка приводить до особли-востей ефекту Шубшкова-де Гааза та аномально! поведшки g*-фактора в кристалах 1^1-хМпх8с в штсрвал! Т=1,6-77 К, для без-ндлинного стану е результуючою взаемодш як антиферомагштного (домшуюча), так I феромагштного характеру, причому, внесок антиферомагштно! складово! зменшуеться при збишшенш тиску внаслщок змш у взаемному розташуванш зон Гц та Гу ! (або) росту феромапптно! складово! (пропорцшно! 1/г ) при зменшенш 1вд-далей, а шсля шверси зон (внаслщок збьтьшення тиску або складу (х)) обмшна взаемод1я стае феромагштною.

8. Виявлено, що зонна структура кристал'ш Му(_хМпх5е 1 Hgi.xMnxTei.ySey характеризуеться непарабол!чшстю та наявшстю при певних температурах 1 складах переходу «безщшинний натв-провущик-звичайний нашвпровщник» (шверая зон Г(; 1 Гд), а прям! 1 непрям! «¡жзонш оптич!» переходи, найбьчын ймов1рно, вщбуваються м!ж валентною зоною важких /и рок I зоною провщ-ност1 (непрям! - починаються з екстремально! точки зони важких

/ирок, розташовано! в к ^ 0 ) (тобто при Т>77 К мае м!с,це под1б-шсть зоншй структур! ^1-хСс1хТе).

9. Встановлено, що змша непарабол1чносп зонного спектру Ь^1_хМпх8е при змий складу I температури вщповщальна за те, що ¿еоп <с1сё/с1Т (при ей>0), а також суттево вил¡шас на

температурну залежтсть ефективно! маси електрошв на р1вш Ферм! 1 температурний коефппент змши величини оптично! заборонено! зони, 1 тим сильнпие цей вплив проявляеться, чим вищий стушнь заповнення непарабол^чно! зони провщносп електронами 1 чим ближче «х» до того складу, при якому вщбуваеться шверая зон Г6 \ Г8.

Практичне значения одержаних результатгв.

1. Встановлено технолопчн! режими синтезу 1 вирощуван-ня методом Брдасмена монокристалгв Нц\_хМпх5е (0<х<0,385) та Hgi.xMnxTei.ySey (0<х<0,3) (0<у<0,1), а також технолопчш умо-

ви термообробки кристал1в, яы дозволяють змшювати \'х кластер-ну [ дефектну тдсистему.

2. Одержан! в дисертацшшй робот! результат»:

- сприяють подальшому розвитку уявлень про виникнен-ня, характер, природу ! еволющю р!зних тишв обмшно! взаемодп та "магштного впорядкування" в натвмапйтних натвпровщнико-вих твердих розчинах на основ! АПВ^ (мапптна гадсистема яких утворена атомами Мп) в залежност! вщ складу, температуря, тис-ку, магштного поля та термообробки кристал!в в парах компонен-т1в;

- розширюють в!домост! про тверд! розчини як невпоряд-коваш системи ! стимулюють вивчення невпорядкованосп натвма-гттних твердих розчишв мапатним методом, що разом з досл!-дженням технологи одержання та термообробки кристал!в дозволить керувати 1х невпорядкован!стю (неоднорщшстю по кластерному складу);

- поглиблюють знания про дииамжу зонного спектру твердих розчин!в в облает! переходу «безпплинний нагпвпровщ-ннк-звичайний натвпровщник» Онверая зон Гб ! Гд), про змшу непарабол!чност! закону дисперсп при змии складу 1 температури, а також про вплив цього фактора на зонт параметри кристал1В.

3. Запропоновано метод визначення ефективного коефаие-нта розпод!лу Мп (К<,ф.) в марганцевм!сних твердих розчинах на основ! АПВУ1 ¡з вим1р1в магштно! сприйнятливосп, що може бути використано при розробщ технолопчиих режим!в одержання цих матер!ал!в з необх!дним розпод!лом Мп вздовж злитку.

4. Висок! значения коефщ!ента пропускания Н^.хМпх8е за краем власного поглинания (в облает! прозоросп матер!алу Ь~60% для х>0,1) вказують на можлившть використання цих крис-тал!в як оптичних матер!ал1В для шфрачервоноТ техшки.

5. Величина вщносного маги!тоопору зразк!в IIgt.xMnxTei.ySey сягае сотень процент!в, що дозволяе зробити ре-комендацп «¡дносно персиективност! використання цих кристал!в в датчиках для вгопрговання шдукци магштного поля та шших при-строях автоматики та електрошки.

6. Оцшка величини коефщ!ента термоелектричноТ доброт-носп кристал!в 1г^^хМпх5е (при Т=300 К 7-1-10^, град1) вказуе на можлив!сгь використання вказаних матер ¡ал ¡в в термоелектри-чних генераторах.

На захист выноситься виршепа на баз! комплексних дослщжень електронних явищ в нашвмагштних нагпвировцишко-вих марганцевмгсних твердих розчинах на основ! А1!В^ проблема одержагтя та фундаменталъно-науковог гнтерпретацп фгзичиих причин г мехаигзмгв, вгдповгдалъпих за змту властивостсй цих г:ристал1в, що обумовлюютъ можливост{ та перспективы гх паукового г практичного використання.

Особистий внесок здобувача. В дисертацшнш робот! узагальнеш результата дослщжень, виконаних автором особисто, або з сшвавторами. Бшышсть основних результатов дисертащйноУ роботи та щеГ по Гх штерпретаци належать виключно дисертангу. Частика ¡з них опубликована без ствавторства в роботах [1-5]. В роботах [6-9] дисертантом виконана вся експериментальна робота 1 робота по визначенню (на основ! теоретичних сшввщношень) зонних, магштних та шших параметр1в кристал1В ]^.хМпх5е. Об-говорення одержаних результатов проведено сильно ¡з ствавто-ром. В роботах [10-12] дисертант приймав участь у вмпрюванш оптичних коефвдитв 1 виконав всю шшу експериментальну роботу та роботу по визначенню зонних параметр!в ]г^1-хМпх8е. Обго-ворення одержаних результатов проведено сшльно ¡з сшвавторами. В робот! [13] дисертант приймав участь в експериментальних до-сл!дженнях та у визначенш магн!тних параметр1в кристал1в. Об-говорення одержаних результат!в проведено сшльно ¡з сшвавто-рами. В роботах [14-17] дисертант приймав участь у всш експери-ментальн!й робот! ! в робот! по визначенню магштних, зонних та шших параметров кристал!в [^1„хМпхТе1_у5еу. Обговорення одержаних результат проведено стильно !з сп!вавторами. В роботах [18-22] дисертантом одержан! монокристали, проведена термооб-робка зразк!в, проведен! деяш вдапрювання магн!тних ! кшетич-них коефщ!е1тв, на основ! яких визначено магштш та зонш па-раметри кристал1в. Обговорення результат!в проведено сшльно !з сшвавторами.

Представлен! в [18-22] результата досл!джень (в яких приймав участь дисертант) одержан! в рамках наукового сшвроб!-тництва з вченими Московського державного ушверситегу !м. М.В. Ломоносова та 1нституту ф1зики метал!в Уральського наукового центру.

Апробащя результатов дисертацп. Результата до-слщжень, що включен! до дисертацп, доновщались ! обговорюва-

лись на таких наукових конференщях, еимпоз1умах i парадах: Всесоюзное совещание «Химическая связь, электронная структура и физико-химические свойства полупроводников и полуметаллов» (Калинин, 1985); Вторая Всесоюзная научно-техническая конференция «Материаловедение халькогенидных и кислородосодержа-щих полупроводников» (Черновцы, 1986); XVIII Всесоюзная конференция по физике магнитных явлений (Калинин, 1988); XI Всесоюзная конференция по физике полупроводников (Кишинев, 1988); Координационное совещание «Электронная плотность, химическая связь, физико-химические свойства твердых тел» (Москва, 1988); Третья Всесоюзная конференция «Материаловедение халькогенидных полупроводников» (Черновцы, 1991); II Украшська конференщя «Матер1алознавство i физика нашвпровЬ дникових фаз змхнного складу» (Шжин, 1993); XXX совещание по физике низких температур (Дубна, 1994); The First International Conference on Material Science of Chalcogenide and Diamond-Structure Semiconductors (Chernivtsi, 1994); European workshop on II-VI Semiconductors and International workshop on Semimagnetic (Diluted Magnetic) Semiconductors (Linz, Austria, 1994); 7th International Conference on Narrow Gap Semiconductors (New Mexico, U.S.A., 1995); Internationa] Conference «Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics» (Uzhgorod, Ukraine, 1996); Second International School-Conference "Physical Problems in Material Science of Semiconductors" (Chernivtsi, Ukraine, 1997).

Публгкаци. Результата дисертацп опублжоваш у 22 стат-тях у наукових журналах [1-22], 23 материалах i тезах конференции 5 депонованих статтях, а всього за темою дисертацп опубликовано 29 статей у наукових журналах [1-29], 30 матер1ал1в та тез конференцш, 8 депонованих статей.

Структура та обсяг дисертацп. Дисертащя склада-еться i3 вступу, п'яти роздЬт^в, висновюв, списку використаних джерел. Повний обсяг дисертацп - 285 сторшок; ¡люстраци (98 рисуншв) займають 64 сторшки; таблищ (20 табл.) - 13 сторшок; список використаних джерел (197 найменувань) - 23 сторшки.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ

В першому роздий розглянуто ф1зш<о-хгм1чш умови та представлено встановлеш експериментальним шляхом технолопчт режими синтезу 1 вирощування методом Брщжмена монокристал!в Н&.хМпх8е (0<х<0,385) та Hgi.xMnxTet.ySey (0<х<0,3; 0<у<0,1). Приведено технолопчш умови термообробки зразкхв, яш дозволяють щленаправлено змпповати ф!зичщ властивосп мо-нокристешв ^1_хМпх8е та Hgt.xMnxTet.ySey. Описано визначен-ня складу дослщжуваних зразюв методом пдростатичного зважу-вання.

Одержания кристал! в Hgl.xMnxSe та Hgl.xMnxTel-ySey пов'язано з деякими труднощами технологичного характеру. До них вщносяться ва складност1, як! притамаши процесам одержан-ня халькогешдхв ртуп 1 снлав1в на Гх основ!, а також додатков! -обумовлеш наявн1стю в систем! х!м!чно активного елемента - Мп.

В якосп вих!дних речовин для синтезу сплав1в Hgl.xMnxSe та Hgt.xMnxTet.ySey використовували марганець (99,99) у вигляд! лусочок, ртуть марки Р-000000, селен елементарний (ОСЧ 22-4) та телур, одержаний за дономогою зонноТ очистки (концентращя електрично активних дом!шок в Те складала р<1014см"3 при Т=77К).

Для синтезу використовували ампули !з товстостшного (23 мм товщина стшки) кварцу з внутршхпм /цаметрогч 9-10 мм. За-стосування ампул з товщиною ст!нок менше 2 мм збихьшуе ймовЬ рн!сть 1"х руйнування при синтез!. Перед завантаженням ампули спочатку травили в су мин! 1 ч. НР+1 ч. Н2О, а попм промивали ! пропарювали дистильованою водою. Шсля цього хх сушили при 1=200 °С у вакуумнш сушилыпй шаф!.

Внутр!шню частику ампули покривали шролтишим вуг-лецем (для уникнення взаемодп Мп з поверхнею ампули) ! вона знаходилась весь час пщ вакуумом до завантаження в не'! вихщ-них компонент (Мп, }ig, 8е, Те).

Вщмтшо, що синтез ! вирощування монокристал!в Hgl-xMnxSe та Hgt.xMnxTet.ySey проводили в одних ! тих же ампулах, тому останш виготовляли з вщтягнутим котчним дном, що зб1лынуе ймов!рн!сть одержания монокристала.

Вих!дн! компонента зважували на аналггичних терезах вщ-поввдно до розраховано!" наважки.

и

В ампулу завантажували шихту (елементарш Мп, Hg, Бс, Те) масою т=30-40 г, вщкачували ТТ до тиску 10~5 мм рт. ст. 1 за-паювали гад вакуумом.

Синтез проводили в електричнш печз Т-40/60. Щоб при-скорити реакцпо мЬк компонентами, густини яких сильно в!др1з-няються, 1 одержати однорщш злитки Нй^хМпх8е та Hgj.xMnxTei.ySey в процео синтезу, технолопчну установку обла-днали пристроем для коливального руху ампули. Для забезпечен-ня р1вном1рного нагреву ампули з шихтою (по довжиш) а також попередження гички вщ руйнування у випадку вибуху ампули, остання помщалась в метал1чний контейнер.

Температуру синтезу для ^1_хМпх8е вибирали зпдно дбаграми стану, а для системи Hgi.xMnxTei.ySey температуру синтезу 1 вирощування монокристалт тдбирали експериментально (для кожного складу).

В результат! синтезу одержували щьтьт но.'пкристал!чш злитки довжиною до 100 мм 1 /цаметром до 10 мм.

Синтезоваш сплави використовували для вирощування мо-нокристал1в Hgl.xMnxSe (0<х<0,385) та Hgi.xMnxTei.ySey (0<х<0,3) (0<у<0,1).

Температуру розплаву (трохи вищу або р!вну температур! плавления), форму фронту кристал!зацп ! швидк!сть опускания ампули тдбирали дослщним шляхом, виходячи ¡з експеримен-тальних даних, одержаних на вирощених кристалах (наявн!сть чи вдаутшсть вид!лень вшьно!' ртут! п!сля вирощування, як!сть ско-л!в, форма фронту кристал!защ1, розпод!л Мп вздовж злитку, концентрац!я носив заряду та шше).

Встановлеш дослщним шляхом технологтчш умови вирощування монокристал!в 1^1.хМпх8е (0<х<0,385) та Hgi.xMnxTei.ySey (0<х<0,3) (0<у<0,1) дозволили одержати моно-кристал!чш злитки довжиною ~10 см, придана для ф!зичних доел ¡джень. Одержан! монокристали в!льно виймали !з ампули ! вони мали нормальш сколи при розколюванн! злитка (без наявност! яких-небудь порушень дзеркальноГ поверхн! сколу). Поверхня злитка також була гладкою, без яких-небудь порушень.

Для практичного використання важливо виршшти завдан-ня одержашш материалу з заданими параметрами, що е можливим при наявност! в!домостей про природу дефекэтв, мехашзми IX утворення ! перетворення. Одержання матер1ал!в з р!зними ф!зич-

ними параметрами мае велике значения також при вивченш зонно? сгруктури i р1зних властивостей матершпв.

Одним i3 ефективних методiB, як! дозволяють змшювати концентрацию, переважаючий тип дефекпв, а також кшетичш ко-ефщ1енти е вадпал кристал1в Hgi_xMnxSe та Hg (хМnхТеt-уSey у вакуум1 або при контрольованому тиску napiB Hg, Se, Те.

Вщпал зразкгв проводили в скляних ампулах, як! шдкачу-вали до 10 5 мм рТ ст в одному кшщ ампули знаходилась ртуть, селен або телур, необхадш для створення napiB середовища, в ш-шому - зразок. Ампулу помпцали у двосекцшну гпч, в якш за до-помогою терморегулятора задавали температуру, необхщну для створення контрольованого тиску napiB pTyri, селену або телуру над зразком, i температуру зразка. Температуру пщтримували з точшстю ±2 °С i контролювали ХА термопарами.

Вадпал зразгав Hg!.xMnxSe та Hgt_xMrtxTei-ySey в парах Hg i Se проводили при pismix температурах t= 100-350 °С в залежнос-Ti вщ поставлено! мети. Процес термообробки продовжували до того часу, поки не наступала термодинам1чна piBHoeara у зразку (тобто, при даних умовах термообробки параметри зразка бшыне не змшювались i3 збЬтьшенням часу вщналу).

Вдаптимо, що i3 збътыненням часу в!дпалу покращуеться однорщшсть зразка по концентраци електрошв.

Термообробку зразюв Hgi.xMnxTei_ySey в парах Те проводили при t~450 °С тривалютю ~10-30 хвилин. Така термообробка приводила до сильного розрихлення зразшв, а значить i до знач-них перетворень всередиш кристалу.

Склад зразшв визначали методом пдростатичного зважу-вання (похибка не перевищуе 4%), а одержан! значения викорис-товували при розрахунках магнггних параметр1в.

В другому роздш представлено результата дослщження магнггних властивостей марганцевмшних твердих розчишв на основ! A"BVI.

Дослщження диференщальноТ магишим слрийнятливост! кристал!в IIgi_xMnxSe та Нg i _х М п хТе j-у Sey в облает! наднизьких температур (до 0,05 К) в магштних полях (0,5 Е<Н<180 Е) вико-нан! за допомогою радючастотного скв1ду при використанш рефрижератора розчинення 3Не-4Не (виробництва ф!рми SHE, США) разом з вченими Московського державного ушверситету iM. М.В.Ломоносова (в рамках паукового ствробшшцтва).

Для досладження мапптноТ сприйнятливосто зразок розм1-щували в одшй ¡з кату шок надпровщного трансформатора, закрЬ пленого на камер1 розчинення рефрижератора 3Не-4Не.

Вим1ри проводили у захопленому надпровщним шоб1евим цилшдричним екраном мarнiтнoмy пол1, починаючи вад поля Зем-Л1 (0,5Е) до пол!в Н«180 Е, як1 створювали за допомогою надпровщного соленоща. Температуру камери розчинення визначали гермашевим термометром опору, розташованим безпосередньо в розчиш 3Не-4Не.

Зразки для дослщжень розм1рами 2,5x2,5x4 мм3 вир1зали електроккровим методом монокристал^чних злитоив 1^1_хМпхЗе та Hgi.xMnxTet.ySey, одержаних методом Брщжмеиа.

Для дослщження магштноТ сприйнятливосп криспшв в областо Т=4,2-360 К застосовували метод Фарадея.

На основ! дослщжень магштно! сприйнятливосто Ь^1-хМпх8е та Hgi.xMnxTej.ySey в областо температур (0,05К<Т<5К) при (0,5 Е<Н<180Е) виявлено перехщ кристал!В з (0,02<х<0,3) в стан кластерного спшового скла (КСС) при Т<ТКСС, обумовлений хаотичним "замороженням" наирямшв маг-штних моментов взаемодпочих м!ж собою атом1в Мп (при наявно-сто "магштного впорядкування" в "ядрГ кластер!»).

Перехщ к ристал ¡в в стан КСС з ростом х супроводжуеть-ся "розмиттям гаку" на залежностях %-<р(Т).

Мешш температури переходу в стан кластерного спшового скла для Hgi.xMnxTei.ySey, портвняно з ^1_хМпх5е, обумовле-ш меншою величиною штеграла обмшно1 взаемодп 0]/кб--7,5К) для Hgi.xMnsTej.YSey, пор1вияно з О1/кб=-10,5К) для Hgl.xMnxSe, який (у випадку обмшноТ взаемодп антиферомагшт-ного характеру) залежитъ (в певиому наближенш) обернено про-порцшно вгд довжини зв'язку И Ш(Мп-Те)=2,73 А 1 И(Мп-8е)=2,55 А).

Дослщженнями температурноГ залежносп мапитноГ сприйнятливосто кристал!в марганцевмгсних твердих розчитв на остда AIIBV, в штервал1 (4,2К<Т<360К) встановлено, що на залежностях Хмп = (похибка при вюпргованш % не перевищуе 1%) можна ви/плити прямолшшш дшянки р1зного нахилу, як! описуються законом Кюр1 або КюрЬВейсса з вщ'емними парамаг-штними температурами Кюр1 (б).Юлыасть значень 0 (для кожно-

го х в табл. 1) р1вна числу прямолшшних ддлянок р1зного нахилу на вщповщшй цьому складу залежносп уц^{п = С(Т), екстраполяц!-ею яких до перетину з В1ссю температур визначаються значения 9 (з похибкою А9=±ЗК). Величини 0 (для кожного х) в стовпчику табл. 1 приведен! в порядку зростання температури (Т) (верхшй рядок вщповщае найбишш низькотемперагуршй Д1ляшц залежнос-

•п хш = т >•

В рамках високотемперагурного наближення (кбТ»£а) еиерпя обмпшо! взаемодп м1ж атомами Мп еА~кБ0~(2/3)-х-5-(5+1)-Лгг

де Л] - величина обмшного штегралу для пари сусч/цв в перипй координацшнш сфер! (г=12). 3 ростом х стае бшьш ¡мош-рним утворення кластер!в бшыних розм!р!в, яким будуть вцагов!-дати бшыш значения 9. Отже, величина 9 (а значить 1 8д) повинна бути в деякш лпр1 пропорщйна розм1рам кластер!в. А осюлыси у зразку марганцевмк'ного твердого розчину на основ! А"ВУ1 утворюються кластери р1зних розм1р1в (з р1зною ¡мов]ршстю утворення), то Тм повишп вщповщати певш параметри 9 1 8д.

Наявшсть для х>0,01 вщмшноТ вщ нуля вщ'емноТ парама-гштноТ температури Кюр! (9) свщчить про те, що в кристалах ма-рганцевмшних твердих розчшйв на основ! А51В^ при вмхсп марга-нцю (х>0,01) стае можливим утворення кластер!в, в ягл об'еднуеться частина атом!в Мп 1 всередиш яких м!ж атомами Мп здшснюеться обмшна взаемод!я антиферомагштного характеру. При цьому шша частина атом!» Мп в кристалах е "невзаемодпочими" м1ж собою атомами Мп.

Зростання (для даного х) ефективного магнитного моменту атом1в Мп (деф.) 3 шдвшценням температури (див. табл. 1)

(встановлене з допомогою закону Кюр!-Вейсса: ~ = * _

п ЗкБ-м0(т-е>

на основ! зм!ии нахилу л!наших дшянок (при Т=Тс) на залежнос-тях Хм'п - ^('0 ) обумовлене переходом в "парамагштний" стан груп кластер!в р1зних розм1р!в типу (Мп-Зе-Мп-Бе, Мп-'Ге-Мп-Те або Мп-Те-Мп-Эе), що утворюються в кристалах марганцевмюних твердих розчшйв на основ! АПВУ1 при Ьовалентному зампцешй атомами Мп атом!в металу в А11 п!дгратц!. В цих кластерах м1ж

атомами Mil через атоми халькогену здшснюеться непряма обмш-на пзаемо/ия антиферомагштного характеру, енерпя (Jj) яко!" за-лежить вщ po3MÍpÍB атома халькогену.

Таблиця 1

Параметри зразшв Hgi_xMnxSc

X хр е, К Реф. (йБ) Те,

склад шихта, за-ванта- Рее р. склад, ви-значений для кожного нахилу на на атом Мп, який визна-ченийз К

жено!" в ампулу методом пдроста-тичного зва-жування Хмп = f<T) с=%мп(т-е)

0,01 0,01 0 -35 5,86 6,69 110

0,03 0,03 -6 -45 5,58 6,39 117

0,05 0,05 -30 -90 5,61 6,35 171

0,1 0,11 -44 5,14 114

-69 5,54 152

-110 6,03

0,15 0,17 -75 5,09 107

-128 5,80 192

-148 5,98

0,2 0,18 -79 5,17 118

-205 6,63 195

-142 6,08

0,25 0,23 -98 5,08 122

-209 6,23 182

-177 5,98

0,32 0,29 -62 4,28 114

-130 5,04 139

-188 5,54 184

-250 5,99

0,385 0,38 -38 3,54 114

-145 4,63 159

-245 5,34 225

-373 6,03

Неф росте з шдвищехшям температуря осшлыш при цьому збшьшуеться вклад в реф В!Д кластеров рхзних розм!р1в, що об'еднують два, три 1 б!льше атом!в Мп. При пониженш темпера-тури кластери "виморожухоться" у стаи з м!шмальним сумарним стном, причому зменщення рсф з понижениям Т для кластеров бьчышхх розм!р!в вщбуваеться швидше. Саме тому, напевно, спо-стер1гаеться зменшехшя рсф , розрахованого на атом Мп, з ростом х (при Т=80К див. табл. 1), або гл збыьшснням розм1р!в кластер!в (оскшьки для большого х кластери бхльших розлпр!в е ¡мошрш-шими). Похибка у визначешп реф не перевищуе 4%.

Температурний г!стерезис магнхтнох сприйнятливост! крис-тал1в в штервал! Т=77-300К, найб!льш !мов!рно, обумовлений об-м!нною мапптострикщею.

Польова залежнють магхитно1 сприйнятливостх обумовле-на, 1мов1рхпше за все, взаемоД1ею магнггного поля з сусщами (атомами Мп в кластерах), яш слвдують за найближчими.

Зростання реф з тдвихценням ххапруженост! магн!тного поля (при Т=сопзО пов'язане !з зростанням ор1ентуючох дГх Н на магштн! момента, взаемодтчих м!ж собою атом!в Мп.

Пеобххдно вхдзначити, що металограф!чний 1 рентгеног-раф!чний анал!з включень другох фазн не виявив.

В третьому роздш дослхджено вплив термообробки на ма-гн!тн! властивост! кристал1в Ь^1_хМпх8е та Нй},хМпхТе) у Беу.

Магштну сприйнятливюъ (%) досл!джували методом Фа-радея в !нтервал1 температур 77-360 К. Встановлехю, що термооб-робка зразюв 1^^хМпх5е в парах Бе суттево шхливае на залежно-

ст! х^п = • Оскшьки ефективн! магнит моменти атом!в Мп

(рс,ф ) 1 парамагн!тн! температуря Кюр! (9), як! визначаються ¿з

Хм1п - ДТ) характеризують стан манатно!" шдсистеми (утворенох

атомами Мп), то на основ! результапв досл!дження цих парамет-р1в до ! теля термообробки зразк!в, можна судитхх про зм!ии, яш в!дбуваються в кристалах 1-^1_хМпх5е. Як було показано вище, особливост! магн!тних властивостей кристал!в 1^_хМпх8е (0,01<х<0,385) при Т--77-300 К, в основному, обумовлен! р1зного розмхру кластерами типу Мп-Бе-Мп-Бе, в яких м!ж атомами Мп через атоми Бе здшснюеться непряма (опосередкована) обм!нна взаемод1я антиферомагн!тного характеру. Кр1м того, кристали

Ну1-хМпх8е волод]ють п-типу провщшстю, яка обумовлена м!жву-зловою ртуттю 1 вакансиями в шдратщ селену.

Тому можна зробити припущення, тдтвердженням якому е результати проведеного дослгдження, що в процеа термообробки зралкхв в парах Бе атоми Бе заповшоють вакансИ" в свош щдгратщ, що приводить до виникнення непрямо! обмшноТ взаемодп м1ж атомами Мп, яш до термообробки були роздыеш вакансиями селену. Таким чином, процес термообробки зразив в парах Бе приводить до утворення нових або змши розм!р1в кнуючих в к р иста л 1 кластер!в, в сторону IX зб1льшення або зменшення, що обумовлено умовами термодинамгчноГ р1вноваги в систем! Г^.хМпх8е, тобто сшвввдношенням розм1ргв кластеров 1 складу (х) твердого розчину Н§1-хМпх8е. Збьчьшення розм!р1в кластер!в вщбуваеться в результат заповнення атомами Бе вакансш у свош пщгратщ. Концентрация вакансш Бе (~1018 см-3). Л от зменшення розмгр'гв кластер)в пов'язано очевидно, з утворенням в процеа в!дпалу в кристалах таких термодинам^чних умов, при яких у «великих» (термодина>йчно-невигщних для даного складу Ь^1_хМпх8е) кластерах «перифершш» атоми Мп покидаготь вузли шдгратки ртуто, утворюючи ваканси, як! можуть заповнюватись дифундуючими в кристгш атомами м1ЖвузловоТ ртут1 або залишатись незаповнени-ми.

Внаслщок такого процесу зменшуються розм1ри «великих» (термодинам1чно-невигщних для даного складу) кластер! 1!, що впливае на величину 9, пропорцшну Тх розм!рам (див. табл. 2).

Припущення про те, що покидають вузли кристалхчно? гра-тки атоми Мп саме з «периферп», а не з «ядра» кластера, можна обгрунтувати наступним чином. Очевидно, що всередиш кластера (в його <<ядрЬ>) кристал!чна гратка Н^1_хМпх8е сильшше дефор-мована тд розм1ри атом1в Мп, н!ж на «периферп» кластер!в, де ц! спотворення мешш, оск!льки поруч з атомами Мп знаходяться уже (быыш за розм1ром) атоми ртут!, яш утворюють нормальну (неспотворену) гратку. Тому виглядае ц!лком природним те, що вирвати атом Мп (який належить «ядру» кластера) !з вузла крис-тал1чно1 гратки деформованоТ (з метою мш!м!заци енергп дього атома Мп) оточуючими його такими же атомами марганцю значно важче (енерпя активацп (\Уа) б!лына), н!ж вирвати атом Мп з «периферии, де в!н знаходився в неприродному для себе оточенн!, яке утворене в бътышй м!р1 атомами Тому при термообробщ,

яка проводиться при пеший температур!, енерги теплових коли-вань ато>нв пропорщйно! ~ кТ може бути достатньо для активаци атомгв Мп (виривання атом1в Мп з вузл!в кристал!чио1 гратки) 1 дифузи IX теля цього по кристалу. Причому, внаслщок назвапих причин, ймов1ршсть активаци атом1в Мп з «перифер1\> кластера бшына, тж з «ядра» кластера.

Таблиця 2

Параметри зразшв Нй)-хМпх8е до 1 шеля термообробки в парах Бе

»

X е, к Неф. Рб (на атом Мп)

до теля вадпалу в ДО в ад- теля вщпалу в парах

В1Д- парах Бе палу Бе

палу

100 год. 300 год. 100 год. 300 год.

0,01 0 0 5,58 5,47

-12 -17 5,92 5,92

0,04 -12 -1 -10 4,91 4,55 5,18

-90 -22 -20 5,91 5,11 5,37

-82 -61 5,89 5,91

0,06 -20 -20 4,86 4,80

-55 -55 5,49 5,42

-104 -110 5,90 5,89

0,11 -45 -46 5,22 4,84

-88 -90 5,91 5,45

-155 5,88

0,17 -44 -48 4,61 4,21

-84 -88 5,22 4,75

-143 -153 5,88 5,29

-243 5,80

0,18 -40 -70 -70 4,52 4,98 4,92

-113 -90 -105 5,58 5,25 5,42

-148 -151 -118 5,95 5,85 5,54

-309 -237 -184 6,56 6,47 6,06

Атоми Мп, яш покинули «великий» кластер, в процеа ди-фузй' (мйраца) по кристалу можуть зайняти шше мюце розташу-вання в кристал!чнш гратщ, збшыпуючи розмйри «малих» класте-р1в, утворюючи ков1 кластери, або стаючи «невзаемодшчим» (з шшими атомами Мп) атомом Мп у вузл! або М1жвузл1 кристалу Нв1-хМпх5е.

Збшынення або зменшення розм!р1в кластер1в типу Мп-Бе-Мп-Бе приводить до збшынеиня або зменшення енергп обмшноТ взаемоди всерсдиш кластер!«, що викликае змшу цеф. 1 0. Збыь-шення 8 (9 пропорщйна розм1рам кластера) 1 зменшення реф. теля термообробки сводчать про збшьшення енергп обмшноГ взаемо-д1Г антиферомагштного характеру в кластерах, а значить, 1 про збьтьшення розм1р!в кластер1в типу Мп-Бе-Мп-Зе (I навпаки).

Збшьшення тривалосгп термообробки веде до подальшого росту розм1р!в "малих" кластер!в ! зменшення розм!р1в "великих" кластер!в.

Термообробка зразгав Hgi.xMnxTej.ySey в парах 5е дае аиалопчт результати.

Магштш параметри зразшв Hgl.xMnxSe одержан! ¿з

(х - Хграт.)~' ~ Хм'п = ^для кожн°1 прямолшШноТ долянки) до !

шеля термообробки в парах ртугп, представлен! в таблищ 3 (де х -склад шихти, яку завантажували в ампулу, а хм - склад, розрахо-

ваний на основ! х^п = ^СП з похибкою меншою 4%). Величини 9 !

Реф. (для кожного х) в стовпчику табл. 3 приведен! для кожно!

прямолшшно! дшянки (X ~ Хграт.)"' ~ Хмп = ПТ), причому, верхш

рядки водповодають б!льш низькотемпературнш дьпянщ.

Таблиця 3

Параметри зразк!в Нй(.хМпх8е до ! п!сля термообробки в

парах Щ

X хм Тс, К 0, К Меф. . МБ

на атом Мп

до вод- теля до вод- теля до теля

палу В1Д- палу вод- вод- вод-

палу палу палу палу

0,03 0,03 130 130 -10 -10 5,39 5,39

-38 -27 5,90 5,73

0,05 0,06 112 112 -33 -33 5,51 5,50

-56 -64 5,93 5,88

0,15 0,12 131 124 -65 -65 5,47 5,36

-99 -101 5,92 5,85

Магнггна сприйнятливють (%) зразюв Hgi_xMnxSe (хм=0,03 i хм=0,12) в результат! ix термообробки в парах Hg зменшилась, а для зразка з хм=0,06 - зросла.

Зменшення парамагнетизму Hgj.xMnxSe (х«0,12) в результат! його термообробки в парах Hg пов'язано i3 збшьшенням в npoueci в!дпалу в кристал! юлькосп м!жвузловшшоТ ртут! i кон-центрацй' електрон!в, HKi зб!льшують д!амагштний вклад в магшт-ну сприйнятлив!сть зразка.

Зб!льшення мапйтно! сприйнятливост! (тобто парамагнетизму) Hgj.xMnxSe (х=0,06) теля його термообробки в парах Hg можна пояснити тим, що в npoueci вщпалу в!дбуваеться зм!на posMipiB кластер1в i зб!льшення юлькост! невзаемодйочих м!ж собою атомов Мп (д1я цього мехащзму переважае над д1ею мехашз-му дифуз1'1 Hg у М1жвузля ).

Зм!на MarniTHoi' сприйнятливост! Hgi-xMnxSe (х=0,03) в результат! термообробки його в парах Hg залежить вщ стввщно-шення д1амагттного вкладу м!жвузловоТ ртут! i парамагн!тного (до переходу БН-ЗН Т=77-180К) або /Цамагштного (п!сля переходу «безщ!линний натвпровщник-звичайний нашвпровщник» Т=180-300К) вкладу електрон!в (в залежносп в!д температурного штервалу) в магштну сприйнятлив!сть зразка.

Оск!льки основними дефектами в Hgi_xMnxTei_ySey е ва-KaHcii" в тдгратщ pxyri, наявшеть яких покращуе умови активацп' i Mirpanii' атом!в Мп по кристалу Hgi_xMnxTe].ySey при термооб-робщ (пор!вняно з Hgi_xMnxSe), то в результат! Mirpanii" атом1в Мп по кристалу в'щбуваеться змша po3MipiB кластер!в i збшынен-ня кiлькocтi невзаемодшчих м!ж собою атом!в Мп (в основному за рахунок зайняття мйруючими атомами Мп ваканс!й у тдгратщ ртутО, що при незмшному вмкгп атом1в Мп у зразку Hgi-xMnxTei_ySey приводить до зб!лыпення парамагнетизму (%) зразка п!сля його термообробки в парах ртут!.

Термообробка 3pa3KiB IIg j .х МnxTej -у Sey в парах Те приводить до сильного розрихлення зразюв i значних перетворень все-редин! кристалу.

В четвертому роздал! дослщжено кшетичш явища в моно-кристалах Hgi_xMnxSe та Hg j М nxTe | -ySey.

Дослщження в облает! наднизьких температур (до 0,08 К) виконаш нами з застосуванням рефрижератора розчинення 3Не-4Не (виробництва ф!рми SHE, США) i проведен! в Московському

державному ушверситет! !м. М.В.Ломоносова.

Дослщження гальваномагштних властивостей кристал1в Ь^1.хМпх8е та Hgi.xMnxTej.ySey (в тому чиа/п 1 осциляцш Шубш-кова-де Гааза) виконаш нами в стацюнарних (до 6,5 Т) 1 !мпульс,-них (до 37 Т) магштних полях в широкому штервал1 температур (Т=1,3-77 К) та тисшв (до 16 кбар) I проведен! в 1нституп ф1зики метал ¡в Уральського паукового центру та в Московському державному ушверситеть

Гальваномагштш властивосп в облает! низьких температур досл!джувались в звичайному скляному крюстап з иадпров!дним соленощом.

Температура в скляному крюстат! вим!рювалась з допомо-гою термопар Си(Ре)-Си при Т>4,2 К ! по тиску насичених пар!в

нижче Т=4,2К. В якост! датчика температур при втпрюваннях в облает! наднизьких температур використовували герман!евий термометр, оп!р якого вилирювали спешальним мжроватним мостом зм!нного струму чотирьохконтактним методом.

Для одержання г!дростатичного тиску використовували камеру високого тиску, виготовлену !з немагн!тного матер!алу -термооброблено!' бершнево! бронзи (БРБ-2) по схем! поршень-цил!ндр. Середовшцем для передач! тиску служила сум1Ш !з 80% пентану ! 20% трансформаторного масла.

Тиск вим!рювали по змвденню температури переходу в надпровщний стан олов'яного датчика.

Вим!рювання к!нетичних коеф!ц!ент!в проводились при двох протилежних напрямках магн!тного поля ! електричного струму через зразок. Зразки не були ор!ентован! ! мали розм!р 6x0,7x0,7 мм. Контакти ¡з сплаву шдпо з ср^блом наносились мЬ шатюрним паяльником, причому потенщальш контакти не пере-вищували в дгаметр! 0,15 мм. Точтсть визначення постшного маг-штного поля складала 2%, а !мпульсного - 6%.

Необхщно вщзначити високу як!сть одержуваних осциля-цшних картин: велика юльюсть и1]с!в, як! можна спостер!гати (б!льше 20 при низьких температурах для х~0,01), ! плавна по-льова залежшеть монотонно!' частини опору. Все це ! мале значения температури Дшгля (для х«0,01 Тр^ = Л/к-кБ -х < 2К , де т -

час релаксаци), яка характеризуе з!штовхувальне розширення рЬ вн!в Ландау, св!дчать про високий ступшь однорщност! досл!джу-

ваних кристал1в.

Склад зразшв контролювався методом мапитноТ сирийнят-ливост1.

Дослвдження кшетичних явищ при Т=77-300 К виконаш звичайним компенсацшним методом на ноет!иному струм!.

Втпрювання температурних залежностей кшетичних кое-фицен'пв в штервал1 Т=77-300 К виконаш в крюстато, який разом з електронним терморегулятором забезпечуе змшу Т у вказаному штервал! та и стаб^зацпо на протяз! часу вим1рювання не прше ±0,5 К.

Дослщженнями температурних залежностей кшетичних ко-ефвдеттв монокристал1в ^1_хМпх8е при гел1евих 1 наднизьких (до Т=0,08К) температурах виявлено, що температурна залежшеть питомого опору мае метал 1чний характер при Т>5-10 К, насичуе-ться при Т<5 К, а у зразшв з х>0,2 при Т<3^-5 К спостерпаеться слабий кощцвський р!ст опору, коеф1щент Холла при Т<10 К не залежить вщ темиератури.

На основ! проведених оцшок показано, що в кристалах Hgl.xMnxSe иайбшын й.могцрним при низьких та наднизьких температурах (Т>0,08 К) е домшування розедавання електро!пв на заряджених донорних центрах, яке супроводжуеться при Т<3-^5 К слабим розсиованням на локализован их магштних моментах Мп (для зразюв з х>0,2), в обласп азотних температур - на п'езоакустичних, а при високих Т»0о - на полярних оитичних фононах.

Обмшна взаемоддя електрошв провщност! з с1-електронами атом1в Мп (э-с!, р-с! обмш) обумовлюе особливосй ефекту Шубш-кова-де Гааза в Н^1_хМпх8е, як! полягають: у появ! на осциляцш-шй картин! битт!в ! вузл!в ири полях Ву, значения яких зменшую-ться з шдвищенням температури; у змии фази осциляц!й на про-тилежну в окол! поля Ву; у немонотоншй залежност! ампл!туди осциляцшних тшв вщ температури; у зеув! СГ-шка в сторону б!льших пол!в з ростом Т; у зростанн! розщеплення для третього ! наступних шйв з шдвищенням температури.

Встановлено, що переважаючий низькотемпературний елек-тронний вклад «важких» малорухливих електрон!в в кшетичш коеф!ц!енти безщ!линних ! вузькощшинних нашвпровщнишв р-типу Hgi.xMnxTei.ySey, який, зокрема, приводить до вщ'емних

значень коеф1щента Холла в слабких магштних полях, обумовле-ний наявшстю в кристалах областей п-типу (-1^~Мп-8е-), як! утворюють неперервний (зв'язаний) електронний кластер.

Проявлению аномального електронного вкладу сприяе пе-ребування бьчыноТ частили д1рок при Н=0 г Т<4,2 К, в наел ¡до к обмшноГ взаемодп, в станах зв'язаного магттного полярона (що суттево зменшуе проводтсть об'ему р-областей). Руйнування ста-шв зв'язаного магттного полярона з ростом температури 1 магшт-ного поля приводить: до зростання концентрацп /прок (ефект «вскипания» ;ирок в магштному пол]); зв'язаного з ним вод'емного водноспого магштооиору; аномального ствводношення поздовжнього ! поперечного мапитоопор1в. Виявлено процес под-силення ефек'пв з ростом вм1сту Мп в кристалах.

Водпал ^1-хМпх8е та Hgi.xMnxTei.ySey в парах Бе { Hg, 13Насл¡док заповнення дифундугочими атомами Бе ! ваканеш у сво'Гх шдгратках та м1грацп атом ¡в м1жвузловоГ ртут! в кристалах приводить:

- до зменшення (в процес1 водпалу в парах Бе) концентрацп агом1в П£ у м1жвузлях 1 ваканай у шдгратщ 8е (водповодальних за п-тип проводност! 1^1.хМпх8е), що в свою черту, знижуе концентращю електрошв \ збьльшуе Гх рухлив!сть, а водпал в парах Hg, навпаки, збшынуе концентрацпо електрошв у зменшуе Гх рухливкггь;

- до зменшення в процес! водпалу кристал1в Н^ 1 .хМпхТе 1 -у5еу (як впарах ртут!, так [ в парах селену) кшькосп акцептор!в - ваканс!й ртут!, як! обумовлюють р-тип пров!дност1 Hgj.xMnxTei.ySey, в наел ¡до к заповнення Гх дифундуючими в крис-тал ! м!груючими по кристалу м!жвузловинними атомами ртут! (рухлив!сть електрошв ! д!рок при цьому дуже зростае).

Зм!на гальваномагн!тних коефщ1ент!в Н£1.хМнх5е та Hgi.xMnxTei.ySey в залежност! вод величини магн!тного поля, температури та в результат! термообробки кристал1в зиачною »¡рою обумовлена змшою лармор!вського закручування носив заряду, залежного вод Гх рухливосп, яка (в свою чергу) залежить, безпо-середньо, вод температури (розеговання на фонолах) \ к!лькост! розспоючих заряджених центров (ваканеш селену, ртут!, моквуз-ловоГ ртут!) та залежноГ вод них ! температури концентрацп носпв заряду (ефективна маса яких у випадку непараболгчноГ зони залежить вод Гх концентрацп, а рухлшисть - вод ефективноГ маси).

Перехщ «безщьлинний натпвпровщник-звичайний нашв-пров!дник» для Hgi.xMnxTei.ySey вщбуваеться для Т=77 К при х«0,08-0,1 1 для Т«300 К при ха0,025, сшдчениям чому е макси-мальш рухливост! «легких» зонних елетстрошв у зразках вказаиих склад!I! при вЦпоглдних температурах.

В п'ятому роз/и л 1 показано, що обм'шна взаемод1я зонних електрошв з 3 ё-електронами атомш Мп (Б-ё, р-ё обмш), в облает! низьких та наднизьких температур, суттево впливае на спектр електрошв зони провщност! в магн!тному пол!. А досл!дження кЬ нетичних та оптичних явищ в нап!вмагн!тних нап!впров!дниках 1"^1.хМпх5е та Hgi.xMnxTej.ySey, яю проводились в штервал! температур Т=90-300К показали, що наявшеть в кристалах атом!в Мп з нескомпенсованими власними магштними моментами не приводить до особливостей кшетичних ! оптичних коефниештв у вказа-ному штервал1 температур пор!вняно з !ншими твердими розчина-ми на основ! селетду та телуриду ртут1 (Hgl.xCëxSe, Hgl.xCëxTe 1 т.д.). Таким чином, при визначенш зонних параметр!в 1^].хМпх8е та Hgi.xMiixTei.ySey (Т=90-300 К), можна користуватись методами, яю розроблен! для звичайних нашвпровщнишв з неквадрати-чним ¡зотропним законом дисперсп ! виродженим електронним газом.

^ * х ч

оначення g -фактора -5—- ) визначеш по по-

р.БН

ложенню нульового шка, який для ^1.хМпх5е зм!щуеться в область великих пол!в при зб!льшенн! Т, дозволили встановити, що для х=0,01: обмшний параметр 1р<0, g <0 \ - монотонно

зменшуеться з ростом температури, а для х=0,12: 1д>0, g*>0 ! зменшення g*(T) з п!двищенням температури евщчить про ш-верс!ю сп!нових тдр!вшв Ландау в дослщжуваному штервал! температур (Т=1,6-77К).

Залежн!сть положения вузл1в биглв Нвуз вщ тиску в ^1-хМпх5е дозволяе зробити висновок про зменшення абсолютно'1 величини матричного елемента обминю! взаемодп (В при всесто-

~ (М^-х*^) ронньому тиску ( g = g +-5—- ).

РБ-Н

3 приведених результатов слщуе, що обм!нна взаемод1я електрон!в зони иров!дност! з ё-електронами атом!в Мп, яка при-

водить до особливостей ефекту Шубшкова-де Гааза та аномально? поведшки g'-фактора в кристалах Hgj.xMnxSe в штервал! Т=1,6-77 К, для безщьтинного стану е результуючою взаемодш як анги-феромагштного (домшуюча), так i феромагнггного характеру, причому, внесок антиферомагштно'Г складово'1 зменшуеться при збшьшенш тиску внаслщок 3Min у взаемному розташуванш зон Гб та Гй i (або) росту феромагштно! складово! (пропорцшноУ 1/г ) при зменшешп вщдалей, а шсля iHBepciï зон (внаслщок збьтыпен-ня тиску або складу (х)) обмптна взаемод1я стае феромагштною.

lia ocuoBi проведених дос/пджень ефекту Шубшкова-де Гааза в твердих розчинах Hgi_xMnxSe гид тиском до 16 кбар в ма-гнггних полях до 65 кЕ i при температурах 1,6 К<Т<20 К встанов-лено зменшення концентрацп електрошв з ростом тиску. Зроблено допущения, що в кристалах спостерйаеться перетшання електро-HiB Î3 зони провщносп (в точщ Г) на домшкову зону В1дщеплену В1Д бокового екстремуму (в точщ L). Швидтсть змйцення L-зони вщносно Г-зони складае 8,3 i 9,5 меВ/кбар для склад1в х=0,032 i х=0,07 вщповщно.

Змша непарабол1чнос-п зонного спектру Hgj_xMnxSe з ростом температуря суттево впливае на температурний коефнцент

змпш величини оптично! заборонено! зони

Для Hg0,9Mn0,iSe dSgy/dT^+3,8-104 еВ/К &лыие, шж dS°n/dT (d8°п jéT«+3,4-10"4 еВ/К - для прямих »мжзонних оп-

тичних переходов). Це пов'язано з впливом на dSg)nydT змши непарабол ¡чносп зони npoBi/uiocri тд д|'ею температури.

В Hgo;gMnQ iSe з шдвшценням температури величина Eg зростае, а непарабол ¡чшсть зонного спектру зменшуеться. Зменшення непарабол ¡чносп зони провщносп приводить до зростання в нш густини стан1в, яка при постшнш (незалежнш вщ температури) концентрацп електрошв в soiri приводить до понижения (по енерги) р1вня Ферм! в 30Hi провщносп. Осюльки елекгрони i3 валентно! зони важких /ирок тид ;йею електромагштного BimpoMi-

нювання з енерпего Ti& «Sg11 переходить на р1вень Ферм1, то його

понижения по енерги з ростом температури буде зменшувати

. При цьому збшыиешш е8 повинно приводи™ до росту £°п . Таким чином, конкуренщя цих двох процеав приводить до того,

що с!8ОП /йТ<д£ / сГГ для Не0 9Мп0 ^е.

Ш / ё '

Щ м1ркування добре узгоджуються з енергетичними параметрами для х~0,1 при Т=90 К \ 300 К, приведеними нижче.

Шсля термообробки кристал1в Hgol9Mno)lSe в парах Бе (яка понижуе концентращю електрошв) вщбуваеться зб1льшення

до +3,7-10"4 еВ/К иор1вняно з +3,410 4 еВ/К (до термообробки). Таке збьяьшення с!£ ми пов'язуемо з двома причинами:

1. Шсля термообробки кристалл в проявляеться залежшсть п=ф(Т). При цьому зростання концентраци електрошв (п) з шд-вищенням Т приводить до заповнення сташв з бьчьшою енерпею

б(к), що, в свою чергу, викликае додаткове збыьшення 8^п з

температурою, а значить I рют ёб^'/сЛГ.

2. Зменшення концентраци електрошв теля термообробки приводить до заповнення сташв поблизу дна зони провщноси, де спектр близький до иарабол^чного. В результат! послаблюеться

вплив змши непарабол{чносп зони (пщ /цею температуря) на В™ яка до термообробки приводила до зменшення 1 <18°П/<1Т (з ростом Т).

Мешш значения ае°п/с1Т=+1,8-10-4 еВ/К для х«0,05

(пор1вняно з цими величинами для х«0,1) можна пояснити бьчьш сильним впливом змши непарабол1чносп зонного спектру з температурою для випадку х«0,05. Оскшьки для х«0,05 енергетичний спектр бшьш непарабол1чний, шж для х«0,1.

Збыьшення непарабол!чносп зони провщноси при змпп Т веде до зменшення густини сташв у зош, що при n=const (к^сопбО в даному штервал1 температур приводить до шдвищення (по енергй) р1вня Ферм1 (а значить 1 е(к)).

Для непарабсшчного зонного спектру заповнення елекгро-нами сташв з бьчьшим е(к) супроводжуеться зростанням Тх сфек-

тивноТ маси. Таким чином, збьчынення непараболпшост! зонного

*

спектру приводить до зростання т^, а и зменшення - до знижен-

ня (судження проведене без врахування прямого впливу 1I * \

на величину т? ).

Для твердих розчишв 1^).хМпх8е перехщ БН-ЗН для бшыиих складов х зд5йснюеться при бьчын низыий температур!. Понижения Т для зразка з х=0,1 супроводжуеться зменшенням величини (при Т=300 К £¿>=0,18 еВ, а при Т=90 К ,11 еВ, п=1-1018 см содбО , яке приводить до росту неларабол;чностг, а значить, до зменшення густини стаж« в зот, що при п=сог^ зу-мовлюе тдвшцення р'тня Ферм1 (£[:=%). Шдтвердженням служать значения ер, обчислеш на основ! експериментальних даних: при Т*300 К ер=^=0,105 еВ; при Т«90 К бр=£=0,14 еВ.

Таким чином, при понюкент Т на впливають два кон-куруючих м!ж собою фактори: зменшення е^ веде до понижения , а збшынення при цьому непарабол1чносп зони провщносп

(збЬтыиення ер) веде до росту . Отже, змша т^ визначаеться

переважаючим ¡з вказаних двох конкуруючих фактор!в.

При поясненш експериментально одержаних залежностей

т^=КТ), крш впливу на величину т^ ширини заборонено! зони

1е81 1 непарабол1чносп зони провщносп (яю змшгогатьея з температурою) необхщно враховувати також вплив п=КТ).

ДocлiджeнIíя, проведен! на зразках 1^_хМпх8е (х-0,1; х=0,16) ( в яких ступшь заповнення зони провщносл електронами регулювали шляхом термообробки зразки! в парах 5е \ Нй), показали, що вплив зм1ни непарабол1чносп зонного спектру з температурою \ складом к ристал ¡в на ефективну масу електротв на р!вш

Ферм! ( ) стае менш ¡стотним при зменшенш концентраци елек-

трошв (п), осгальки при цьому електронами заповиюються стани поблизу дна зони, енерпя яких слщуе парабол!Чному закону.

висновки

1. Експериментально встановлено технолопчш режнми синтезу 1 вирощування методом Брвджмена монокристалов ^^Мп^е (0<х<0,385) та ^1.хМпхТе,.у8еу (0<х<0,3) (0<у<0,1), а також технолопчш умови термообробки кристалов, як» доз в оля ют ь змшювати хх кластерну \ дефектну подсистеми, що приводить до змши магштних та зонних параметров, конце опрацп иоспв заряду, хх рухливосл.

2. На основ! дослхджень магншюо сприйнятливосп ^1-хМпх8е та Hgi.xMnxTei.ySey в областо температур (0,05К<Т<5К) при (0,5 Е<Н<180 Е) выявлено переход кристалов з (0,02<х<0,3) в стан кластерного сшнового скла при Т<Т[<сс> обу-мовлений хаотичним «замороженням» напрямоав магштних моментов взаемодшчих мож собою атомов Мп (при наявносп "магштного впорядкування" в "ядрГ кластеров).

3. 1з дослщжень темиературноо залежносп мапптно1 сприйнятливосп кристалов марганцевмюшх твердих розчишв на основ! з х^0,01 в illтepвaлi (4,2 К<Т<360 К) встановлено,

що на залежностях Хмп = ^^ можна видолити прямолшшш доля-нки роз!оо1о нахилу, як1 описуються законом Кюро або Кюр!-Вейсса з вщ'емними парамагштнпми температурами Кюр1 (9). Зростання ефективного магштного моменту атом1в Ми (реф) з шд-впщенням температури (встановлене на основ! змши нахилу лшш-

них дЬоянохс на залежностях х^п ) обумовлене переходом в

"парамапптний" стан труп кластеров р1зних розм1р!в типу (Мп-Бе-Мп-Бе, Мп-Те-Мп-Те або Мп-Те-Мп-Бе), що утворюються в крис-талах. В них кластерах мож атомами Мп через атоми халькогену здшсхдаеться непряма обмпша взаемодш антиферомагштного характеру, енерпя якох' залежить в!д розморов атома халькогену.

4. Процес термообробки 1^1.хМпх8е та Hgi.xMnxTei.ySey в парах Бе, внаслщок заповнення дифундуючими атомами Бе вакан-сш у своой опдгратой о м1 трапп атомов Мп в зразках, приводить до утворення нових або змши розм!р1в оснуючих в кристалх кластер! в (в сторону хх зб1льшення або зменшення), обумовленоо умовами термодинам 1 чоюУ ровноваги в кристалах (тобто ввдоховщооктю роз-м!р!в кластеров складовх (х)). Це приводить до змши ефективних

магштних моментов атом ¡в Мп (реф.) 1 парамагштних температур Кюр[ (9), як1 характер изують стан мапптноТ пщсистеми (утворено'1 атомами марганцю).

Змша парамагнетизму ^1_хМпх8е та Hgi.xMnxTei.ySey внаслщок IX термообробки в парах ртуто, обумовлена змшою роз-м!р1в кластеров, змшою кщькосто Hg у вузлах 1 м1жвузлях, кон-центрацп носив заряду 1 збьтынешгям юлькосп невзаемодаочих М1Ж собою атом1в Мп (в основному, за рахунок заиовнення ми--руючими атомами Мп вакансш в пщгратш ртуто Hgi.xMnxTei.ySey).

5. Переважаючий низькотемпературний електронний вклад «важких» малорухливих електрошв в кшетичш коефщенти без-ицлинних I вузькощшинних нашвпровщншав р-тииу Hgi.xMnxTei.ySey, який, зокрема, приводить до вщ'емних значень коефпиента Холла в слабих магштних полях, обумовлений наяв-шстю в кристал1 областей п-типу (-Hg-Mn-Se-), яю утворюють неперервний (зв'язаний) електронний кластер, та перебуванням б1лыно1 частини /ирок при Н=0 1 Т<4,2 К, внаслщок обмшноГ вза-емодй", в станах зв'язаного магштного полярона (що суттево зме-ншуе провщшсть об'ему р-областей). Руйнування поля рои ¡в з ростом температури \ магштного поля приводить до зростання кон-центрацп* д'фок (ефект «вскипания» д1рок в магштному полО; зв'язаного з ним ефекту вщ'емного магш'тоопору; аномального сшввщношення поздовжнього 1 поперечного магштоопор1в. Вияв-лено процес пщсилення ефект ¡в з ростом вмшту Мп в кристалах.

6. Обмшна взаемод1я електрошв зони провщносто з <1-електронами атом1В Мп, яка приводить до особливостей ефекту Шубшкова-де Гааза та аномально! поведшки g*-фaктopa в кристалах Г^).хМпх5е в штервал] Т=1,6-77 К, для безнилинного стану е результуючою взаемодш як антиферомагштного (домшуюча), так \ феромагштного характеру, причому, внесок антиферомагнп-но1 складово1 зменшуеться при збиплпенш тиску, а 1йсля шверс11 зон (внаслщок збишшення тиску або складу (х)) обмпша взаемо-д1я стае феромагштною. Показано, що для х=0,01: 1р<0, g*<0 1 ^*(Т)| - монотонно зменшуеться з ростом температури, а для х=0,12: 18>0, g*>0 1 зменшення gЧT) з пщвищенням температури свщчить про шверспо спшових пщр1вшв Ландау в дослщжувано-му штервал! температур.

7. Встановлено, що змша непарабол!чносто зонного спект-

ру Hgi_xMrij.Se при змий складу 1 температури вщповщальна за

те, що (18^п/сИ <с!£ё/ёТ (при её>0), а також суттево впливае на

температурну залежшсть ефективноГ маси слектрошв на }нвш Ферм! 1 температурний коефпйепт змши величини оптичноГ заборонено! зони, 1 тим сильшше цей вплив проявляеться, чим вищий ступшь заповнення непарабол1чно! зони провщносп електронами i чим ближче «х» до того складу, при якому вщбуваеться шверая зон Г6 I Г8.

СПИСОК ОПУБЛ1КОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦП

1. Марьянчук П.Д. Взаимодействие магнитного поля с кластерной подсистемой кристаллов Мпх1^1-х8е //Изв. вузов. Физика. - 1993. - Т.36, №6. - С.124-126.

2. Марьянчук П.Д. Влияние термообработки кристаллов Мпх1^1_х8е в парах ртути и селена на их магнитную восприимчивость //Изв. вузов. Физика. - 1993. - Т.36, №8. -С.54-59.

3. Марьянчук П.Д. Влияние степени заполнения зоны проводимости на эффективную массу электронов в Мпх1^]_х8е //Изв. вузов. Физика. - 1993. - Т.36, №9. - С. 117-119.

4. Мар'янчук П.Д. Температурний пстерезис магштно! сприйнятливосп натвмапатних нашвпроввдншав //УФЖ. -1993. - Т.38, №10. - С.1551-1553.

5. Мар'янчук П.Д. Коефйиент термоелектрично! добротносп кристал!в Мп^^е //УФЖ. - 1993. - Т.38, №11. - С.1693-1694.

6. Марьянчук П.Д., Гавалешко Н.П. Неупорядоченные твердые растворы Мпх^1-х5е //Изв. АН СССР. Неорган, матер. - 1987. - Т.23, №8. - С.1271-1274.

7. Марьянчук П.Д., Гавалешко Н.П. Влияние температуры на эффективную массу электронов в Мпх1^_х8е //Изв. вузов СССР. Физика. - 1987. - Т.ЗО, №11. - С.5-9.

8. Марьянчук П.Д., Гавалешко Н.П. Влияние температуры на зонную структуру Мпх^1_х8е //Изв. вузов. Физика. - 1991. -Т.34, №4. - С.40-44.

9. Гавалешко И.П., Марьянчук П.Д. Механизмы рассеяния

электронов в MnxHgi.xSe//M3B. вузов. Физика. - 1993. - Т.Зб, №8. - С. 118-120.

10. Гавалешко Н.П., Марьянчук II.Д., Солончук Л.С., Юрценюк Р.Н. Температурная зависимость величины оптической запрещенной зоны MnxHgi_xSe //Изв. АН СССР. Неорган, матер. - 1987. - Т.23, №9. - С. 1563-1565.

11. Гавалешко Н.П., Марьянчук П.Д., Антощук В.Г. Спектры отражения монокристаллов MnxHgj_xSe //Изв. вузов. Физика. -1992. - Т.35, №10. - С.127-128.

12. Гавалешко Н.П., Марьянчук П.Д., Юрценюк Р.Н. Температурный коэффициент ширины оптической запрещенной зоны MnxHg].xSe //Изв. вузов. Физика. - 1993. - Т.36, №2. -С.120-121.

13. Гавалешко H.H., Марьянчук П.Д., Паранчич C.IO. Влияние примеси марганца на магнитные свойства CdHgSe //Изв. вузов. Физика. - 1991. - Т.34, №8. - С.65-67.

14. Гавалешко Н.П., Марьянчук П.Д., Падалко A.M. Особенности магнитной восприимчивости монокристаллов HgbxMnxTe(.ySey //Изв. вузов. Физика. - 1991. - Т.34, №4. -С.60-62.

15. Гавалешко Н.П., Марьянчук П.Д., Падалко A.M. Влияние термообработки на кластерную и дефектную подсистемы кристаллов Hgi-xMnxTet_ySey //Изв. вузов. Физика. - 1993. -Т.36, №5. - С.48-51.

16. Мар'янчук П.Д., Падалко A.M. Вплив температури, магштного поля та термообробки на кшетичш коефщ!енти кристалв Hgi-xMnxTei_ySey //УФЖ. - 1993 - Т.38, №10.

- С.1554-1558.

17. Гавалешко Н.П., Марьянчук П.Д., Падалко A.M. Полевая инверсия знака коэффициента Холла в Hgi_xMnxTei_ySey //Изв. вузов. Физика. - 1994. - Т.37, №4. - С.11-14.

18. Брандт Н.Б., Исмаилов Ж.Т., Кульбачинский В.А., Чудинов С.М., Гавалешко Н.П., Марьянчук П.Д. Магнитная фазовая диаграмма Hgt.xMnxSe //ФНТ. - 1986. - Т. 12, №2. -С.215-217.

19. Исмаилов Ж.Т., Кульбачинский В.А, Чудинов С.М, Гавалешко Н.П., Марьянчук П.Д. Перетекание электронов на примесный уровень в Hgj_xMnxSe под давлением //ФТП. - 1988.

- Т.22, в.З. - С.375-380.

20. Kulbachinskii V.A., Maryanchuk P.D., Churilov I.A., Inoue M., Sasaki M., Negishi H., Hara Y. Electronic and Magnetic properties of the Diluted Magnetic Semiconductor I Ig I _x M nxTe ] Sey,//Semiconductor Science and Technology. - 1995.

- V.10, №4. - P.463-468.

21. Кульбачинский В.А., Марьянчук П.Д., Чурилов И.А. Электрические и магнитные свойства иолумагнитных полупроводников Hgi_xMnxTei-ySey //ФТП. - 1995. - Т.29, №11.

- С.2007-2014.

22. Крылов K.P., Леринман Н.К., Пономарев А.И., Сабирзянова Л. Д., Шелушинина Н.Г., Гавалешко H.H., Марьянчук П.Д. Магнитная восприимчивость и гальваномагнитные свойства полумагнитного полупроводника Hgi_xMnxTet_ySey //ФТП. - 1994. - Т.28, в.8. - С. 1382-1392.

23. Леринман Н.К., Марьянчук Г1.Д., Пономарев А.И., Сабирзянова Л.Д., Шелушинина Н.Г. Эффект вскипания дырок и особенности магнитосопротивления полумагнитного полупроводника Hgt-xMnxTe^ySey //ФТП. - 1997. - Т.31, №10. -С. 1198-1205.

24. Кульбачинский В.А., Чурилов И.А., Марьянчук П.Д., Лунин P.A. Гальваномагтггные свойства полумагнитных полупроводников Hgi-xMnxTet-ySey //ЖЭТФ. - 1997. - Т.112, в. 5(11). - С. 1809-1815.

25. Гавалешко Н.П., Ляпилин И.И., Марьянчук П.Д., Пономарев А.И., Харус Г.И. Влияние обменного взаимодействия на g-фактор электронов проводимости в HgMnSe //ФТП. - 1984.

- Т. 18, в.6. - С.990-993.

26. Ляпилин И.И., Пономарев А.И., Харус Г.И., Гавалешко Н.П., Марьянчук П.Д. Особенности эффекта Шубникова-де Гааза в HgMnSe //ЖЭТФ. - 1983. - Т.85, в.5(11). - С.1638-1646.

27. Марьянчук П.Д., Гавалешко Н.Г1. Переход бесщелевой полупроводник - обычний полупроводник в MnxHgi_xSe //УФЖ. - 1982. - Т.27, №8. - С.1259-1261.

28. Марьянчук П.Д. Температурная зависимость эффективной массы электронов в кристаллах MnxHgi-xSe //Изв. вузов СССР. Физика. - 1984. - Т.27, №2. - С.95-96.

29. Марьянчук П.Д. О природе кластеров в кристаллах MnxHgi_xSe //Изв. вузов СССР. Физика. - 1984. - Т.27, №1. -С.122-124.

Мар'янчук П.Д. Електроши явища в натвмагштних на-гпвнров1Дникових твердих розчинах на основ! AIÍBVI. - Рукопис.

Дисертащя на здобуття паукового ступеня доктора ф1зико-математичних наук за спешальшстю 01.04.10 - фозика натвпротй-днимв 1 д!електршав. - Чершвецький державний университет т. Ю.Федысовича, Чертвщ, 1997.

В дисертацп, на основ! комплексних магштних, кшетич-них, оптичних дослщжень (проведених при Т-0,05 К - 360 К, Н= 0,5 Е - 350000 Е, Р<16 кбар), встановлено: особливоеп магштних властивостей кристал1в марганцевмюних твердих розчишв на основ! А^В^ обумовлеш кластерами р1зних розм!р1в 1 тишв, в яких м1ж атомами Мп здшсшоеться непряма (через атоми халькогену) обмшна взаемод1я антиферомагттного характеру; змша парамагнетизму зразшв п!сля 1х термообробки в парах компонентов обу-мовлена утворенням нових, змшою розм1р\в генугочих в кристалл кластер! в та шшими перетвореннями; переважаючий низькотемпе-ратурний електронний вклад в кшетич ш коеф1щенти p-Hgi.xMnxTei.ySey обумовлений наявтетю в кристал! областей п-тииу (-Щ-Мп-Бе-) та перебуванням бшыно! частини /Црок при Н=0 1 Т<4,2 К в станах зв'язаного маг шт но го полярона; обмпша взаемо/ця електрошв зони провщносп з ё-електронами атом1в Мп для безпцлишгого стану Р^1_хМпх5е е результуючою взаемодш як антиферомагштного (домшуюча), так ! феромагштного характеру, а гн'сля шверсп зон взаемо/ця стае феромагштного; змша не-парабол!чносп зонного спектру ^1.хМпх5е при змии х [ Т впли-

вае на ш^ = Г(Т) \ бБ^/сГГ тим енлыпше, чим вигций ступшь за-

повнення зони провщносп електронами ! чим ближче «х» до того складу, при якому вщбуваеться шверс!я зон Гб \ Г§.

Ключов! слова: нагавмагштш нашвпровщники, марганцев-мкш тверд! розчини на основ! АПВУ1, кластер, обм!нна взаемод!я, магн!тний полярон, зм!на непарабол!чност! зони.

Марьянчук П.Д. Электронные явления в полумагнитных полупроводниковых твердых растворах на основе АПВУГ. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков. - Черновицкий государственный

университет им. Ю.Федьковича, Черновцы, 1997.

В диссертации, на основе комплексных магнитных, кинетических, оптических исследований (проведенных при Т=0,05 К -360 К, Н= 0,5 Е - 350000 Е, Р<16 кбар), установлено: особенности магнитных свойств кристаллов марганецсодержащих твердых растворов на основе AnBvl обусловлены кластерами разных размеров и типов, в которых между атомами Мп осуществляется непрямое (через атомы халькогена) обменное взаимодействие антиферромагнитного характера; изменение парамагнетизма образцов после их термообработки в парах компонент обусловлено образованием новых, изменением размеров существующих в кристалле кластеров и другими преобразованиями; преобладающий низкотемпературный электронный вклад в кинетические коэффициенты p-Hgl-xMnxTet_ySey обусловлен наличием в кристалле областей п-типа (-Hg-Mn-Se-) и пребыванием большей части дырок при Н=0 и Т<4,2 К в состояниях связанного магнитного полярона; обменное взаимодействие электронов зоны проводимости с d-электронами атомов Мп для бесщелевого состояния Hgj_xMnxSe является результирующим взаимодействий как антиферромагнитного (доминирующее), так и ферромагнитного характера, а после инверсии зон взаимодействие становится ферромагнитным; изменение непараболичности зонного спектра Hgj.xMnxSe при изменении х и Т влияет на m^ = f(T) i dSg^/dT тем сильнее, чем выше

степень заполнения зоны проводимости электронами и чем ближе «х» к тому составу, при котором происходит инверсия зон Гб и

Г8-

Ключевые слова: полу магнитные полупроводники, марга-нецсодержащие твердые растворы на основе AnBVI, кластер, обменное взаимодействие, магнитный полярон, изменение непараболичности зоны.

Maryanchuk P.D. The electronic effects in semimagnetic semiconductor solid solutions on the basis of AnBVI. - Manuscript.

Thesis for a doctor's physico-mathematical degree in speciality of 01.04.10 - the Physics of semiconductors and dielectrics. - The Chernivtsi State University named after Yu. Fed'kovich, Chernivtsi, 1997.

In the dissertation on the basis of complex magnetic, kinetic

and optical investigations (carried out at T=0,05 K - 360 K, H=0,5 Oe - 350000 Oe, P<16 kbar), there were established: the peculiarities of magnetic properties in crystals of solid solutions on the basis of A"BVI that contain manganese were caused by the clusters of different dimensions and types where undirect (over the atom chalco-gen) exchange interaction of antiferromagnetic character between Mn atoms takes place; the change of paramagnetism in samples after their heat treatment in component vapours is conditioned by the formation of new clusters and by the change of dimensions of the clusters that were in the crystals before and by another transformations; predominant low temperature electronic contribution into the kinetic coefficients of p-Hg].xMnxTe].ySey is a result of presence of the n-type regions (-Hg-Mn-Se-) in crystal and because greater part of holes at H=0 and T<4,2K is in the state of bound magnetic polaron; the exchange interaction of conductivity band electrons with d-electrons from Mn atoms for Hgi-xMnxSe narrowgap state is the result of effective interaction of antiferromagnetic (predominant) and of ferromagnetic character, after bands inversion interaction

becomes ferromagnetic; unparabolicity change of the band spectrum

♦

of Hgj_xMnxSe with change of x and T influences on m^ = f(T) and

dSj^ydT the stronger the higher is the degree of filling of conductivity band by the electrons and the nearer "x" to that composition, at which the inversion of Tg and Tg band happens.

Key words: semimagnetic semiconductor, solid solutions on the basis of AI!BVI with manganese, cluster, exchange interaction, magnetic polaron, change of unparabolicity of the bands.