Новые полумагнитные полупроводники MхHg1-xSe(M-Cr, Cо) получение и их основные свойства тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

ЧЕРШВЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УШВЕРСИТЕТ ¡м. Ю.Федьковича

с УСа nftciêax fiytmnucy.

ПАРАНЧИЧ IOpiii Степанович

Hobí натвмагж'тж натвпровщники MxHgi.*Sô <М-Сг,Со), одержаиня i ïx ochobhí властивост!.

Ol .04.10 • ф1зика нашвпровщниюв i делсктрюпв

Автореферат

днсертацй качдобуття паукового ступам кандидата фЬнко-математичннх наук

Чсрн!вц1 -1996

Дн€сртац1ею е рукоинс.

Роботу uüicoiiauo на кафедр! нашипроиЦщикомоГ »¡кроелектрошки Чсри1всцыадго дсржЗшнрго уншсрситету ¡м. Ю.Федьковнча

Наукоиии Kepiuumc доктор фшико-матема'гичних наук,

профссор Рарсико L'iapiii Михайлович

Офшшш опоисити: доктор фЬико-матсматичцнх наук,

профссор Саиицышн Володнмир Григорович доктор фЬико-магсматичинх наук, профссор Горле ii Петро Миколаиович

Прошдна o'praiiiaauiJK.IifCTMTyr naniB»poüifltinKiB HAH Украши, м. Kiiib

Захнст пщбудеться жовтня 1996 р. о 15-й годин! на засщаши cneuiajii3onaiioi вчспо! ради Д 07.01,06. при Чертиецькому державному yjiiuepcHTCTi ¡м. Ю.Федьковнча (274012, . M.4epnimii, пул. Коцюбипського,2).

3* дисерташею можна озаайомнтнся d науковЫ 61бл10тец| Чер1нвсцького державного уп!верситету ¡м. Ю.Федьковича (вул. Л.Украшки,23).

Автореферат розкланий $ У дереснп 1996 р.

Вуеннй секретар снец1ал1зоваио| ради

т

М.В.Курганецький

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

Актуалыпсть теми. Тслурид 1 селс1мд ргул Тх сплайн з халькогешдами марганцю, зал1за, хрому, и останш роки е об'ектами штепсивних досл!джень, як з чисто теоретично! так л з практично'! тонок зору. Це обумоилено такими спецнфЫними иластнвостями:

- по-иерше, багатокомпонептшсть наиизмапНтимх натвнровцшш^в (НМН) дозволяе змпновати постыну гратки, еиергетнчну щшшу, ефективш маси носив заряду, та ниш важливГ (^¡зи'мп параметр» шляхом змши складу;

- по-друге, НМН предстаиляють ¡нтсрсс з точки зору 1х магишшх властивостей, як невпорядковаш мапптш сплави, и яких виявлено перехщ в фазу сп1кового скла, утвореная антиферомапитних кластеров;

- по -трете, накшпсть мапнтних ¡ошв (Ми, Ре, Сг) в Д1амапит1нй чатрши нап1впр0в1дник1в обумовлюе стн-спшову обмпшу взаемод'по юшшх р чи Б-електроП!» з (1- електронами, яш локализован! па магнтшх онах. Ця взаемод1Я приводить до зм!ни параметр'^, як! характернзуготь юШ11 1 дом'ншсов! стаии ¡, яК наслщок, до новнх ф!зичних ефекЛв.

Ця новизна ф'1зичних ефект'ш I явищ, в доновнення до вже ¡агальнов1дойнх властивостей, притамашшх звнчайним вузькозошшм [ашвпрошдпнкам, ставить НМН у ряд нанб!лын ц!кавих та [ерспективннх, на сьогодн!, об'ект1в досл!дження у фундаментальна! та ршсладнШ ф1зиц1 иап1впр0в1д!шк1в. Новим типом НМН е сслен!д ртут! еговаиий домиками групп зал!за I тверд! розчшт Рех^(.х5е, Сох13^1.х5е. Але достатиьо пнвчсннм е лише селеЫд ртут! еговаиий зал!зои [1-4]. В Н^Эе:^ 1они Ре2*(3(1б) як 1 ¡они Мп2+(3с15) е ом!шкамй зам!щешш в гратЦ1 Н^Зе, але на в!дм!Йу в!д 1он1в !вень яких розтаШоваиий глибяко у йалентиШ зон!, вонн утворюють рзький донорннй р!вень на фон! суц!льного спектру зони пров!дност1. улой!вське в1дштоахуват«1 и!ж трьохвалентшши (оНами Ре3+, як! шнкаготь виасл!док авто!он!зац!Т 1он!т.£е?+, приводить до кореляцН в просторовому. розташувани! !, як насл!док, до аномалышх 1ектроф!зичпих властивостей,

Ф1зичнЬ властнвост'1 1^е:Сг, 1^5е:Со ! тверднх розчин!в на 1х иоВ1, одержаншо 1 досл!дженшо яких присвячена дана дисертацШна >бота, практично не вивчен!. Деяк! результате вим]рювань

електрачиих, мапигних, оитнчних илаетшюстеи HgSc:Co одержан! ц роботах [5-7 J, але имспошсн, як! в них зроблено, е псоднозначшши i вимагають- нодалыиих досл1джет>. Нерозумпши сЫзнчнпх нроцеав, шй . »¡дбупаюгься о цих матершлах, недоекошипсть технолог!!' одержаиия монокриста/ iu, стримують стиорення на i'x ocnoui прнлад'пз л прннцнново HOUIIMH властипостямн, i не дозиоляють однозначно истаношгги природу явищ, ¡цо еностерпчишся.

Тому дисерташя приснячема екепернменталыгому дослщжепию технологи одержання мопокристалш MxIi}').xSe (М-Сг, Со), 'ix ф13НЧ1П1Х luiacTHDocieii, та розвитку моделышх иредставлснь про природу яшиц, >]ici спомтсрн'аються i можливостсн VX практичного застосувапии.

Метою робот» було проведения комплексиих досл1джснь елсктричиих, 'магпптшх, гальвапомагштннх, оецнллцнпшх, термослектрнчппх.нвищ, спектрш електронно-сш нового резонансу (ЕСР) на моиокрнсталах CrxHglxSe (0<х<0,1), CoxHg,.xSo (0^x20,1), встаиовлення особливостен иоведшки домншш 3d слсмспти! (Сг, Со) в -д'тмагштшй матриц!.

При цьому роэв'язувалпеи таю оспояги заадания:

Орозробка метод ¡и синтезу i цирощувашш мопокристалш CrxIIg,.xSe, CoxIIg,.xSe(OsxsO,3);

: 2)досл1джснни залежиост! осноинпх • характристнк зонного спектру и'1Д концентрацп iioci'iu, складу, магигшого поля и широкому ¡итервал! температур (1,5-400)К з miMtpiouaiib kiuctumiiiix, осциляцишпх 1 мапитинх яиищ;

3)досл1джеш!я прйроди обмшиоТ взаемоди. м!ж С1пнами зошшх носив i локал1301шиимн мапптнимн моментами в ИМН;

4)встаноиленпя зарядового i енергетичиого cranio ioiiiu Cr i Co d селешд'| ртут!;

5)ouu4ciuui можливостей практичного застосувания одержаних нап1вмагн1тиих матср!ал!в.

Мстодн Д0СЛ1ДЖСЦЩ1: Виконання поставлених завдань здШснювалося шляхом проведения комплексиих сучасних експериментальних метод!в 1 розрахунк!в на ЕОМ з застосуванням

сучасних теорШ. Досл!джувалнсь структур»! , кшстичш, термоелектричн!, мапптн! властивост1, а такой« спектри ЕСР Г осциляцШш явища. Вим'фювання виконан! в широкому !нтсрвал! температур (1,5 - 400)К, магн^мих полях (до бОкЕ), при одиовхиому I пдростатичному тисках (до 8кбар) на зразках р1зних склад!в (0<х<0,3). Одиор1д1исть досл1Джуваних зразк!в кцитролювалась за дономогою спектр!п ЕСР, мапйтноЧ сприйиятливост! 1 методом ш1м!рюва1шя густинн.

Наукооа новизна 1 практична зпачимкть роботи визиачаються сукупн!стго результат!» сформульоваиих у висновках днссртаца I приведених у зак!нчешн реферату. Основ»! новГ результат дисертацШно! роботи:

1. В сплавах СгхН&1_х5е, з вмктом Сг, б!лыке 15% прнгутпя друга фаза, яка в!диоситься до сполуки Н§Сг25е4 куб1чноТ симетра з перюдом крнстшпчно! гратки 10,753 А.

> 2. Хром в НдБе утворюе' резонансний доиоршш р1вень,

енергетнчне положения якого в зон! пров!дност1 становить ~0,1геВ.

3. Перех!д в фазу станового скла в!дбуваеться в тих зразках ~ Сгх1^|.х5е в яких зарядовий стан Сг3+ метастаб!лышй, прнчому механ'шм утворення сп'шооого скла в!дм1шшй в!д механизму, який спостер!гаеться в халькогсп1дах ртуп 1 кадмИо з Мп,. I обумовлений не феромагнетизмом, а пружного деформац!его.

4. Магштш снрийнятливосп зразк!в Ыдпалеиих в нарах селену 1 ртут'1 ¡стотньо в!др!зняються за температурннмн залежностями. На температурних заяежностях Х(Т) зразк'ю в!дпаленнх в нарах ртут1 ч!тко спостер^аеться наявн1сть фаз» спшоиого -скла, прнчому ¡з зб!льшенням складу температура переходу в фазу оп!нового скла зррстае.

5. Кобальт в селешд! ртут! утворюе два магн1тн1 сп1н-центри. Р!вн1, як! обумойлен! Со2+, лежать у валентн!Й зон!, а р!вн! Со2+ разом з асоцШованими дефектами утворюють !онний кластер, енергетичн! р!вш якого знаходяться в зон! пров!дност!.

Отриман! в робот! нов! дан! суттево розширюють ф1зичн! уявлення про роль дом ¡шок з незаповиеною Зс1-оболонкого в селен!д! ртут!. Значке спШове розшеплення енергетичних р!вн!в, 1ндукованих 5-р-с1 обмиюм при азотних температурах, створюе передуМови для розробки джерёл та

приймач!в, мапитокерованих пристрош, вентил!в, модуляторш 1 1нших прилад1в, я[о можуть працювати у широкому д!алазош 1Ч-спекгру.

Стушиь достов1рносп. Достопфн1сть отриманих результате 1 зроблених на Тх основ! висновк!в пщтверджена шляхом застосування незалежних експериментальних метод1в доопджень (ЕСР, осциляци ШдГ, магнггна сприйнятливкть), та використанн! високоточних методик, алробованих ран!ше на 1нших об'ектах, використаниям для обробкн

результат1В вим1рговань досконало! обчислювальноТ техники.

' \

На захист внноеяться:

1. Резулыатй дослвджень положения резонансного р!вня хрому 1 кобальту в селешд! ртут!, одержаних з темпёратурних залежиостей юнетичних коеф1шеит1в 1 осциляцш Шубжкова-де Гааза.

2. Процеси взаемоди в системах СгхЩ|_х5е, СохН^].х8е, природа яишд, що спостер1гались, основ»! зош» параметри 1 1х залежн!сть в!д зовн1шн1х фактор1в.

3. Особливост! поведШки манатннх властивостей ! спектров електронно-спшового резонансу в Сгх1^).х5е.

Апробашй роботп. Ьсиовн! результате дисертацШио! робота були апробован! I обговорювалйсь на таких конференций, парадах 1 семшарах: XXV Всесоюзной нйрад! з ф1зйки низьких температур (Донецьк, 1990 р.), М]'жпародш'н конференцЯ з потрШних 1 багатокомпонентних Сполук (Кишнн1в, 1990р.), II УкраГнськШ конференцП "Матср1алознавстио Д ф!зика нап1впров1дникових фаз зм5нного складу" (Шжин, 1993р.), Юв!лейшй конференцП 1нституту електронно! ф!зики (Ужгород) 1993р.), М1жиародпих конференЦ!ЯХ з ф!зичних проблем паукового матер^алознавства нап1Впров!дник1в (Черн1вц1, 1994, 1995 рр.) 1 семшарах кафедри мисроелектрошки ЧДУ.

Особистий внесок. Дослциксння, приведен! ,в дисертацп е о . .

результатом' роботи автора, якому належить реал1зацш технолопчних

скспернчент1в, сксперимситалышх досЛ1Джень електричних,

гальваномагштних, термоелектричних, мапптних властивостей,

формулювання загалышх внсновкш дисертацп \ осиошшх положень, що

внноеяться на захист.

ДоСлЬЦЖСИИЯ CIlCKTpiU ЕСР i осинлящ'и ШдГ нроасдеш у спшапторстш з cniDpo6iTHHicaMii Доиецького ф!знко-техи1чио1о 1нстнтуту, Iitcniryry ф1зики металл Уральсысого в!дд|леншг РАН.

РублЬсаии. За результатами досл!джснь онублншиано 18 друкованих праць, список яких наведено на зак'шчення реферату.

Структура i об'см дисертанп. ДисертацШна робота складаеться з вступу, чотирьох роздШв, buchobkîb, списку цитоианоТ л1тератури, BMiwye 133 сторшки машинописного тексту, 65 малюшив, 7 таблиць, 117 найменувань Л1тературннх джерел.

ОСНОВНИЙ 3MICT РОБОТИ.

У вступ! об1'рунтовуеться актуальшеть внбраио! теми досл!джень, сформульооаш мета i ociiociij завдання роботн, и наукова новизна, практична значим1сть одержаннх результатов, наведеш ociioniti положения, яю внносяться на захист, а також в!домост1 про апробацко.

Перший розгид DMimye в себе огляд л!тсратурн. В ньому розгляиуто зонну структуру нашвмагнтшх иап1впрв1диш«в, особлиБосл повед'шкн Fe в I-IgSe (осциляцн ШдГ, рухлив'шть електротп, температура Д'шгла i оптнчш властнвостО, модель впорядкування М'щсльського i ÏÏ анализ. Приведен! Л1тературш дан! стосовно досл1дЖень товедпнш Со в HgSe. , '

Друпш ролд'ил прнсвячеинй оппсу технологи синтезу i шрощування монокриепшв твердих posuunio CrxIIgi.xSc, Co,Hgî.xSc, сонтролю ïx- «KocTi, досл'щжёшно кристал'1ЧноТ втруктурн i термгчииЧ )бробц'| зразкт в контрольованнх умовах. Так як д'шграмн станш >xHg).xSe, CoxHg(.xSc не шшчет, то умов» синтезу î режими росту [¡дбиралнсь екснериментально. Синтез крнсталш проводився за заданою рограмою: naiplo до температурн (350-400)°С проводили з швидк!стю ООград/год, а при температурах вище 400°С - Н1видк!сть itarpißy кладала (20-30) град/год. Вирощування монокрнстал!в здШсшовалн етодом БрЬтлсмена при температурному град!ент! (30-35)град/см i жидкостях кристал1зац!1 (0,5-3,5) мм/год.

Рентгенографии досл1Джения проведеш на дифрактометр! ДРОН-2,0 в Си Ка - випромшюванш. Аналш дифрактограм для сплав!в СгхН§,_х5с, СохНй^хБе склад!в х=0-0,15 показуе, що додаткових лнпй на дифрактограмах не спосгер1гаеться. Збьпьшення вм!сту Сг, Со . приводить до утвореиня другоГ фази. Наявшсть Т)'льки одше? л'ши для сплав»в з Со не дае змоги однозначно !дентиф!кувати цю фазу, Розрахуики ноказуюгь, що дана линя може в!дноситись до сполуки Со8е або СоЗе2. Для сгшиив з Сг одержана сер1я лшш вЦиоситься до сполуки НйСггБе^ з куб!чною симетр1ею, перюд кристально! гратки яко! 10,753 А.

Контроль од :ор!дност! досл1Джуваних кристал!в проводили методами ЕСР, магштно! сприйнятливост1 1 вим'фювань густини. На основ! експеримснталышх результатов - встановлено, що мае М1сце нер'шиом'фпни розпод!л компонент вздовж напрямку росту, що характерно для тверднх розчшив з коеф'пйсптом сегрегацц бшышш одшшц!. Приведен! коикрегш умови в!дпалу зразшв в Нарах компонент ! встановлено, що вщпал в парах Бе покращуе рад!алышй рознод!л Сг.

В тветьому роздШ викладеш результата досл!джень гемпературних залежиостей : кщсгичних коефвдегтв крнсталШ СгхНЗ).х5е. На основ! чнсленних експерименталышх втпрювань встановлено, що в залежиост! вщ того коли нроводяться досл!Джешш (в1дразу ж п!сля росту кристалу, Гпеля певного часу збер!гання в нормальних умовах, чй июли Ыдпалу и парах компонент) Тх електронш властнвост! р1эн1. Для 'зразк1в И$8е:Сг з концентрацию ЫСг = (МО18 -1-1019)см3 коеф!Ц!ент Холла не залежитъ вщ температур«. 3 ростом концеитраца Сг до М020см 3 ! б'шьше на залежносгях П(Т) з'являеться особлив1Сть, яка полягае в тому, що ЩТ) росте починаючи з температуря Т=2001<. Для СгхНй1.х5е (5с г 0,05) коефнд1ент Холла росте з температурою, якЩо вим1рк проводити в неперервному режиму а якщо зразок витрнматн при юмнатнш температур! протягом 1 год, то система повертаетьсн в ночапЙвии стан ! в подальшому Я не залежить в!д температуря На темнературних залежностях ЩТ) ! ц(Т)зраз1ов, витрнманих протягом року в нормальних умовах, аномалн . вщсутш, причому рухливост! цих 'зразшв значно бшыш шж зразюв, як! досл!джувалнсь в!дразу теля росту кристалу. Невеликий розкид

копцеитрацц иосИв заряду в неищналених 1 вщналеинх зразках на залежностг п(1ЧСг) е доказом того, що р1вень Ферм! захоплюеться р'.пнем хрому почииаючи з концептраци хрому (2-3)-1018см'3.

Розглянут1 термоелектричш 1 термомапптш властнвост! СгдИд^Эе на основ! яких внзиачеш значения' ефективних мае, що знаходяться в межах (0,03-0,05)то, а енергетичне положения резонансного р!вня, обумовленого атомами Сг, складае (0,14-0,16)еВ.

Приведен! результата - иизькотемиературних досл!джень (4,2К) залежност1 .сонцсктрацп шлышх ■ носив ! рухлнвост! електрон!в в1д копцеитрацп атом!в хром'у. Як ! у випадку Н^БсгРе, для Н£5е:Сг мае м!сце р!ст рухлнвост! при концептраци атом!в хрому -5-1018см~3, тобто в крнсталах ЩБе:Сг куло1авська кореляц!я мЬк ¡опамн Сг3"1" обумовлюе 1х впорядкувания, а це, в свою чергу, веде до змеишення ¡мовфност! розеновання електрошв. Слабший рют рухлнвост при ам'ш! концентрац!Т МСг шд 110,эсм3 до 510)8см"3, як це мае шеце в Щ5е:Ре, \ дещо больший розкид значеиь концептраци електрошв 1 рухлнвост! ц облает! б!льшнх зиачень 1ч?с, може сбукозлюватись тим, що, на шдмшу ц'щ Ре2+, ¡они Сг24 в основному стан] болодпоть магштинм моментом. Ширина р1В!1Я, знасл'щок взаемодП" м'ш ¡опамн, може дещо змШюватнсь »¡д зразка до зразка ! в результат! цього р1вень Ферм! меже фпссуватг.ся при рьзних значениях енерги.

В цьому ж роздии приведен! результат!! дослщжепь спектр!в ЕСР, впливу на них одновкного таску а також даш внм!ргозань маш1тно1 снрийнятливост!. Спектр ЕСР зразх!в з МСг = 5-1018см"3, як! досл!джувалкся ¡нсля вирощування, ночннае спостерГгатись з температуря Т=159К, а ¡з зменшешгям темлературн до Т0=2ЭК спектр складаеться з одн!е1 симетрнчно! ли:», яка мае форму криво! Лоренца. При Т<29К з'являеться друга . резонансна л'инп ноглииання, ¡нтенсивн5сть яко! манже на порядок менша ¡нтепсивност! осношю! ;шнГ, нричому наивна сильна ан!зотроп!я спектру. При охолоджешп зразка В!Д Т>ТЙ=29К до Т<ТЙ а магШтному по/й 23^0,227 (В,; - мапптне ноле в

якому охолоджуеться зразок) ¡стотньо змШгсгться ан!зотрон1я спектру 1

•резонансне поле (Вр), в пор1вняши з охолодженням зразка при Вс=0. Сгпвставлення експериментальних даних з л!тературннми по стану сп'нювого скла [8] св!дчить, що в 1^5е:Сг маемкце фазовий перех!д, який пов'язаний з локальним заморожуванням сшн!в. Перех'щ у фазу

cniiiouoro скла в'щбуваетьея и зразках, заридовий ста« Сг3+ и к их метастабЕлышЯ, иричому мехапЬм утвореиая cauiajioio скла и CrxHgi.xSe Bb'tMiiiiimi вЦ мехашзму, який сиостернаетьси ц халькогешдах pryrl i кидмио з Ma. Зпдмо |3J мехашзм угворешш оптового скла и халькогешдах pryri ¡"кадмИо а Мп пов'язании з ло1салы!пм1. флуктуаШямн ciiiiiiu, «ici внзначають початок утвореиня кластерш, зб1Д1)Шуючис[> в рбзм'фах з . понижениям температур» до температурп "зщенлепия" Т^,, яка е температурою переходу - у фазу епшового cicia. 3 ростом кластер ¡в зб^ынусться ширина лнаГЕСР, яка може досягти 1Т при иаближенш температурп до Тв. В нашому ицаадку эалежшеть ДВ(Т) мае прошлежний характер.

Досл'|джс1шя мапЦтннх властниостей CrxHg(.xSe (0<xs0,O проведс1п методом Фарадея i шдукцшиим методом. Тсмпературш задежпост! магштно) снрнймшшвосп х(Т) зразкш H^Se:Cr pisnoï концоитрацн сЫдчать, i.„j з ростом копцеитрацп Cr u HgSe парамагнетизм зразк1в зростае i при камцентрацп Ncr>M0l9cM'3 зразкп nomiiCTio переходить в нарамагштпий cran. Сн'шставлення тсорстичних розрахупкш з скснсрпмеиталышмн даинми иказуе на ïx значну кетидпо-ui;tiiiCTb. На залежаост1 Хсг(Т) сностсриаеться деюлька алом) в, при

цьому екстраиоляшя до ncpcpby з uiccio температур дае додатне значения температурп Kiopi (G). Впмфли! в слабих магикних полях мапмти! сприпнитлииосп зразк1В, вЦшалснйх и нарах Se i Hg, ¡стотньо В1др1зняються за температуринми залежностями: Залежшсть х(Т) для зразк1в, вщпалених .в Se, характерна для маппгорозбавлених систем з паяв1Йстю феромагцгиЮ! i антиферомагштно! взаемодш. На температурннх залежностях зразкш, вШпалсиих в парах- Hg, 4îtko спостср!гаеться паявщеть фазп cninocoro скла, прп. цьому ¡з з&льшенням складу температура переходу зростае за догарнфм1чннм законом Tf(x)=a+bJnx,

де а 1 b ностШнь

Результат» експернменталышх досл1Джень ЕСР i мапйтноТ спрнйпятллвост! % поясшоються том фактом, що зразки CrxHgj.xSe, як! охолоджен! до~Т(, набувають акс1алыю1 аспметрп До куб'1чного поля кристалу при 3Mhil температури, при цьому зм!на в симетрп гратки не е локальною.

В четвертому роздЫ викладеш результата дослщжень залежност* електронно! концситрацп i рухливост! носин заряду для зразшв HgSe:Co в1д концентраци Со и обласи температур 4,2¿Tá300K i мапйтннх полях до бОкЕ. Ёксперименгалыи да!п свщчать, що почииаючн з найнижчо! коицеиграци легуючоТ домшжи Nc0, концептрашя електронш стабиизу-еться на piuiii -21018см"3. Характер залежносп n(NCo) в1др1зняеться в!д аналопчпнх залежностей для бсзщишшшх нашвпров!дник!в з просторовим впорядкуванням снстеми заряджених дом i шок (Fe3*, Сг3+), тобто шдсутш яшю внражет дйлянкн росту рухливос-п при зб!льшенн! BMicTy домпнки, як це мае mícuc в HgSe:Fe, HgSe:Cr [9]. Рухливост! ц для HgSe:Co в усьому штершш концеитрацш Со близый до зиачень ц для ¡(ристал i u HgSe з мелкими донорами (Ga, In) i значень, розраховаиих по Бруксу-Xepiury для розсновання на невпорядкованШ систем1 дом1шкових ioiiiu.

Приведен! результата доаиджень осциляшй ШдГ при температурах (1,3-4,2)К. На .кривих рхх(Н) спостер!гаеться вузол бнття осциляцш, якнй рухаеться в сторону б1льших магн1тних пол1в ¡з зменшенням температури. Рух вузла биття спостер1гаеться на зразках HgSerCo з концентрацию кобальту NCo>M0,9cm~3. При Nco<11019cm'3 зм!щення аузл'ш з температурою шдсутне. Зм!щения вузлш биття для кристалле CoxHg).xSe спостер1гаеться при bmíctí легуючо'х домшпш (х*0,0005), що значно менше, hí>k для крисгалш MnxHgt.xSe [10], тобто роль обмНшоТ взаемод1Т в крнсталах CoxHgt.xSe 6\лыа ¡стотня. .

Розглянуто вплив В1дпалу в парах компонент на властивост! HgSe.Co з концентрац!ею Ñc<, в!д М0,8см 3 до 1 • 102Осм"3 при 77К. Встановлено, що п!сля в!дпалу в парах Se концентрац!я електрои!в зменшуеться, а прн шднал! в парах Hg - зб!льшугться. На залежност! |a(NCo) зб!льшешш рухливост! при певчих концеитрац!ях NCo не вщбуэаеться. 3 в!дпалом в парах Se, в зв'язку 5з зменшенням вакансий Se, як! е розскоючнми центрами, рухлиШсть дещо зб!льшуеться, а п!сля bi/шалу в ndpax pTyri - зменшуеться, оск!лькн ртуть, яка входить в м!жвузля, е додатковим центром роэс!ювания.

В цьому ж роэд!л! приведен! результатн досл'щжень впливу всестороннього тиску на нолед!нку Fe i Со в HgSe, а також спектр!в ЕСР i осциляцш ШдГ на ЗВЧ.Встановлено, що для HgSe:Co n (р) = const,

л л

а для HgSe:Co залежнтть n (р) е л!ншною. Паралелытий х!д залежиостей П2/3(р) для HgSe:Fe з NFc=5-101!,cm"3 i M0l!)cf-r:) озчачаг,

що станн зализа розмит!. Зм1на сгнввЦношення Ыр^/Ы^ , в результат! переходу частили електропш ¡з зони пров^носп на дом!шков! стани, не викликае змЬцсння Е(.-е за рахуиок велико? густиии стан!в 1 малого числа надлишкових електрон«в. Для НяБе:Со рухлив!сть ц практично не зм!июеться з тиском, а температура Д1нгла дещо зменшуеться, що е св!дченням того, що и Нй$е;Со впорядкування в розташувамш юн!в Со не сностерИаеться,

Досл!дження ЕРС в штервал! температур (1,55-12)К показали, що при Нсо<1-Ю18см"3 спектр складаеться э оди!е! лЬш поглинання, а при НСо>110,8см-3 в спектр! з'являеться друга л!шя. Резонансш машггш поля цих лШШ в!дпов!дають ^-факторам р!вним 2,23±0,005 ! 2,02±0,01 в!дпов!дно. 1з змшою ЫСо ширина кожно! лпШ змйпоеться по р!зному, причому р1зний характер зм!ин мають 1 ттегралыи Нгтеисивност! цих л!нШ, тобто при Ысо^110|8см3 спектр ЕСР, якнй складаеться з двох л!иШ, обумовлений двома мапитнимй сШн-цеатрами. Оск!льки в асоцШован! дефекта ¡снують у виглядГ нейтральных< комплекс ¡и

(УН8)°5е2 (де - ваканЫя ртут!), ¡он Со2+, який разом з

асоцШованим дефектом знаходнться в суадньому вузл1, утвор!ое !ошшй кластер, енергетичн! р!ви! якого знаходяться в зон! ировщност!, а р1вп1 ¡ону Со2+, -як! не знаходяться ПоблИзу вказ&ного дефекту - у иаленппй зон!.

ОСНОВШ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ.

«

1. Розроблена 1 освоена технология синтезу 1 внрощування монокристал!в СГцНд^Бе, Сох1^.х5е (0^x^0,3). В результат! одержан) достатньо однор1ди> монокристалл п-типу пров!дност1.

Встановлено, що в сплавах з вмютом Сг, б!льше 15 % присутня друга фаза, яка в!дноснться до сполуки ЩСг;(5е4 куб!чноТ снметр!Г з пер!одом кристал'1Чно1 гратки 10,753 А.

2. На. основ! досл!джень кшетичних властивостей зразюв, • виготовленнх вщразу ж п¡сля внрощування кристал!в СгхНй1_х5е, в температурн!й облает! (180-300Ж внявлен! аномал!!, як! полягають о рост! коеф!ц!ен1у Холла! пов'дзаиГзгамЬюю зарядового стану 101110 Сг.

Для зразюв СгхНй).х5е| витриманих в звичайних умовах протягом року, або в'щналених в парах компонент (Hg.Se), аномала на температурних залсжиостях кшетичних коеф1ц!еит1В вшсутн!, що пов'язано з переходом хрому в зарядовнй стан Сг2+.

3. Встановлено, що Сг в утворгае резонансний допорннй р1веиь, енергетичне положения якого в зон» пров!диост1 стаиовить 0,16 сВ.

4. Вперше з досл'щжеиь спектру ЕСР в температурному !нтервал! (1,5-200)К для зразк1в СгхНй(.х5е виявлено наявШсть переходу в фазу спшового скла. Перёхщ в фазу сп!нового скла в!дбуваеться в зразках, зарядовнй стан Сг3+ яких метастаб!льний, що створюе можлпв!сть для утворення Н1Д час перекоду Сг3* й Сг+ дек1лы<ох труп з неекв!валентними позиц!ями сп!н-центр!в.

Механ1зм утворення спшового скла в СгхНд1.х5е в!дмшний в!д механИму, який сПостер!гаеться в халькогеШдах ртут! 1 кадм!ю з Мп 1 обумовлений не феромагиетизмом, а деформац!ен1

5. Вперше проведен! досл!дження МапИтно! сприйнятливост1 зразк!в,СгхНй1.х5е (0£х£0,1). Встановлено, що мапНтн! сприйнятливосп зразк!в в1дпалених в парах селену 1 ртут!, 1стотньо в1др!зняготься за температурними залежностями. Залежн1сть Х(Т) для зразк^в, в!дпалених в Бе, характерна для мапИторозбавлених систем з наявн!стю феромагштно! ! антиферомапитноТ взаемодШ. На залежностях хСО

зразшь, Ь1лпалсцих в парах Ну, ч'ггко сностеркаеться наяшисть фазн сп'шового скла. Температура мореходу Т( для р!зпих складки змпиоеться за логарифм)чпим законом.

Tf(x) = а + blnx, до а = 253.84К i b = 19.75К. • (i. На основ! ийзысотемпературних досл!джень залешюсп електроапо! концентраин i рухливост! uociVu заряду зразкш HgSe шд концеитраци атом'ш кобальту остановлено, що кобальт, як i залЬо, i хром, утворюе в HgSe резонаисш стаии на cboiii суц!лыюго спектру зони прошдпост!. Але ¡стотиього нросторового впорядкування системи Со3+, яке привело б до змеащення iMouipnocri розеноиаини слектрошв i, як наслщок, до росту рухлииосп, не сностериаеться.

7. Досл!джсно новед!нку iouiu Fe i Со в HgSe нр» всестороиньому

тиску (Т=4,2К). Для HgSe:Co залежшеть П2/3(Р) ~const, а для HgSe:Fe - n1'í(P) е лиПиною функщею. Паралелышй х!д залежностей

п2'3(Р) для зразкш HgSe.Fe з р'оною концентрашею Fe, свЬдчить про те, що стани зализа розмип.

'Зм1на сшщлдиошенпя Np^/NFe, в результат!* переходу частннн

електрон'ш з зонн пров!дност! на домшжов) стани (Np¡. + eNp¿) шд д!его всестороппього таску и а зразок, не виклнкае зм'пцення EF внаслшок велико! густнни донорних станш i малого числа цадлишкових електрон1в. •

Для HgSe:Co рухлишеть практично не змпиоеться з тиском, а температура Д i игла TD дещо зменшуеться, що е евщчетшм того, що впорядкування в розташуванн! íohíb Со немае.

8. Вперше для CoxHg).xSe приведен! дослиження ЕСР Прц 1,55-12К. Сйектри ЕСР при Nc0 >Ю18см;3 складаються з двох /tifiiií, як! вщгщвщають g-факторам р!вним 2,23 i 2,02, Встановлено, що ширина кожно! л1н1Т ЕСР, а також Штегралын íiitchchbiioctí цих Jiiniii, по р!зному змшюються в залежност! вщ концентрйца кобальту, тобто Со в HgSe утворюе два магштт епш-центри. Píbiií, як! обумовлен! Со2+, лежать у валентнШ sohí, a p¡bh! Со2+, разом з асоцШованими дефектами, утворюють ¡онний кластер, .енергетичн! piBHi якого зиаходяться в зон i нровщгость

'':■"' . ' • г

Л1ТЕРАТУРА ДО АВТОРЕФЕРАТУ.

1.Mycielki A. Fe-based semlmagnetic semiconductor (invited) //J. AppI.Phys.-1988.-63.-pp 3279-3284,

2.Twardovvski A. Magnetic properties of Fe-based diluted magnetic semiconductors (invited) //J. Appl. Phys.-1990.-67, №9 рр.5108-5113!

3.Furdyna J.K. Diluted Magnetic Semiconductors //J. Appl. Phys.-1988-4,№64.-pp.R29-R64.

4.Цидильковсккй И.М. Бесщелевые полупроводники с мапштпымп примесями, образующими резонансные допорные состояния.- Свердловск, 1991.-Шрепр.-УрО АНСССР).-73с.

5. Averous М., Fau С., Charar S., Kholdi М.Е1., Ribcs V.D., Deportes J., Golaskl Z. Magnetization and magnetic susceptibility of Co basedf HgSe with low Co concentration symmetry induced zero gap situation// Sol. State Communication.-1992.-84, № 4.-pp.479 - 485.

6.Szuszkiewicz W., Dynowska E., Miatkowska S., Witkowska В., Julien C., Balkanskl M. Determination of the crista! composition for the narrow * gap II-VI serai magnetic semiconductors: the cass of Hg,.xCoxSe mixed crystals//Nuk!conika.-lS94.-3i),M? 3,- pp. 99 -104.

7. Szuszkiewicz W., Arciszcwska M., Witkowska B.r julien C., Balkanski M. HgjxCoxSe mixed crystals: new semlmagnctie semiconductor // j. of Magnetism and Magnetic MateriaIs-1995;-140- 144 .-pp. 2037 - 2038.

В.Гинсбург С,Л. Необратимые явлгийя и нсэргодпчиость спиновых стекол. Использование ядерных ^реакторов н ускорителе/! в фйзике конденсированого состояния // Материалы семинара (2430 марта 1985 г., Таллин). Л.: Ин-т ядерной физики, 1986 -с. 3-277." ■ ■■;■ ;■/.

9. Цндйльковский И.М. Бесщелевые ; полупроводники с магнитным?/ примесями образующими резонансные донорные состояния // УФН.-1992.-162, Ш.-С. 63-105,

10. Ляпилин И.И:, Пономарев А.И., Хйрус Г.И., Гавалешко H.tl., Марьянчук П.Д. Особенности еффекта Шубиикова-де Гааза в HgMnSe // ЖЭТФ.-1983.-85, в.5.- С. 1638-1646.

OCHOBHI РЕЗУЛЬТАТА! ОПУБЛ1КОВАН1 В НАСТУПНИХ НАУКОВИХ ПРАЦЯХ.

1.Paranchich S.Y., Paranchich Y.S., Makogonenco V.N,, Frasun-yak V.M., Prozorowskii V.D. The electrical and magnetic properties of CrxHgi-xSe//Eighth international conference of ternary and multi-nary compounds -Kishinev,USSR,September ) 1-14,1990,p. 168-169.

2. Прозоровский В. Д., Решпдоиа Т1.Ю., Параичич 10.С., Параичич СЮ. Фазовый переход в Hg|.xCrxSe //'Тез. доклада XXV Всесоюзного совещания по физике Низких температур.-Донецк, 1990, с. 147-148.

3. Глуэман II.Г., Лерниман Н.К., Сабирзянова Л.Д., Цндилковский И.М., Параичич С.Ю., Параичич Ю.С. Резонансный уровень хрома в сслешще ртути //ФТП.-1991.-25, в.1.-С.121-123.

4.Прозоровский' В.Д., Решидова Ы.Ю., Паранчич С.Ю., . Паранчич 10.<7. Исследование твердых растворов Ilgj. xCrxSe //ФТТ.-1992.-34,№3.-С.882-888.

5.Цидилковскнн И.М., Лерннман И.К.,' Сабирзянова Л.Д., Паранчич С.10., Параичич Ю.С. Резонансные состояния образованные примесями кобольта и никеля в сслеш'ще ртути //ФТП.-1992.-26,Ж1.-С. 1894-1898.

O.Tsidilkowski I.M., Lerinman N.K., Sabirzanova L.D., Paran-cliich S.Yu., Paranchich Yvi.S. Features Peculiar to Transport Phenomena in Cobalt-Doped IlgSe Crystals//Phys. stat. sol. (b).-19S2:-17!.-pp. 153-158.

7:Паранчич С.Ю., Паранчич 10.С., Прозороиський В.Д., Макогоненко D.M, Електрошн властнвосп селешду pTjeri, легованого хромом, кобальтом, шкелем//Тсзи дон. II Украшсько*! коиференцН "Матергалозпавство i ф5знка Напшпровщннкових фаз 3MiHiioro складу". - Шжии, 21-24 вересня, 1993, част.З, с.176.

8. Прозоровский В.Д., РеШ1Дова1.10., Паранчич Ю.С. М1крохвильов1 д0сл)дження Hg| xCoxSe//Tc3ii доп. И УкрашськоУ конференцП "Матер1алрзнавство I ф1зика нап1впров1дниковнх фаз 3MiHHofo складу". - Шжин, 21-24 вересня, 1993, част.З, С.279-280.

9. Паранчич Л. Д., Паранчич Ю.С., Макогоненко В.М., Курганецькнй М.В. Ф53ико-х1м'1чн! властивост! нагйвмагндтних

иашвнрсшдншиБ CrxHgt_xSe, . COjHg^Se// Тези доп. II Украшсыин коиферетш " Матер'шлозпаЬство i физика HaniuupoDiflHUKOBHx фаз змншого складу". - Шжнн, 21-24-вересия, 1993, част.З, с.296.

10.Паранчич С.Ю., Парацчич Ю.С., Прозоровский В.Д., Макогоиенко В.М. Технолопя одержания та одиор'ццпсть кристал!в на ocuoBi халькогетдт ргутг//Тс,1п доп. юв1лейноТ конференЫТ ЛЕФ-93.-Ужгород, 29-30 вересня 1993.-Ужгород, 1993.-С.63-66,

Н.Прозоровский В.Д., Решидова ИЛО., Паранчич С.Ю., Паранчич 10.С. Индуцированный одноосной деформацией електронный спиновый резонанс в Hgj.xCrxSe//Abstr. of First International Conference on MSCDSS. Chernivtsi, 4-6 October. 1994.-Chernivtsi, 1994, v.2, p.226.

12.Ланчаков A.T., Леринмац H.K., Сабирзянова Л.Д., • Паранчич С.Ю., Паранчич Ю.С. Термоэдс и продольный эффект Нернста-Еттинсгаузепа и кристаллах Hgj.xFe,Se при низких температурах// Abstr. of First International Conference on MSCDSS. Chernivtsi, 4-6 October. 1994.-Chernivtsi, 1994, v.l, p.42.

13.Parancliich S.Yu., Paranchich Yu.S., Makogonenco V.N., Fra-sunyak V.M., Prozorowskii V.D. Electronic and magnetic properties CrxHg|.xSe, CoxIIgi_xSe, NixHgt.xSe//Abstr. International School-Conferense on PPMSS, Chernivtsi, 11-16 September. 1995,-Chernivtsi, 1995,p.54.

14.Prozorovskii V.D., Reshidova I.Yu., Puzynya A.I., Paranchich S.Yu., Paranchich Yu.S. Some physical properties of Hgi.xCrxSe// Abstr. Internatloeal School-Conferense on PPMSS,"' Chernivtsi, 11-16 September.. 1995i-Chernivtsi, 1995, p.lSG.

15.Прозоровский В.Д., Решидова И.Ю., Паранчич Ю.С. Исследование энергетических и зарядовых состояний ионов Со в Hg(.xCoxSe //Физика низких температур.-1995.-21,№5.-С.576-578.

16.Prozorovskii V.D., Reshidova I.Yu., Puzynya A.I., Paranchich Yu.S. Electron spin resonance and magnetic susceptibility of Hgj. xCrxSe solid solutions with 0,00112<x<0,07//Low. Temp. Phys.-1995.-21,№6.-pp. 1057-1060. *

17.Прозоровский В.Д., Решидова 1.Ю., Паранчич С.Ю., Паранчич Ю.С. Електроннодипольний сп!новий резонанс, .

(идукований однов!снйм папруженням в Hg1.xCrxSe//y<K>K.-1995.-40,№9.-С. 1005:1008. .

18.Раренко И.М-, Шранчич Ю.С., Ничий C.B., Мйкогоненко . В.Н. Влиение лазерного излучения на оптическйе свойства твердых растворов CdxHgt.xSc//Журнал прикладной спектроскопии. - 1996, - 63, №3. - С.512-515.

Параачич ЮХ. Новые "полумагнитные полупроводники Мх^1.х$е(М-Сг, Со) получение и их основные свойства: (Рукопись).

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математические наук по специальности 01.04.10-физика полупроводников й диэлектриков, Черновицкий государственный университет им. Ю; Феды(овича. Черновцы, 1996.

Защищаются 18 научных работ, которые содержат экспериментальные исследования технологии получений монокристаллов МхЩ^Бе (М-Сг,Со), их электрические, гальваномапштиые, магнитные, термоэлектрические, осцйляционные свойства. Исследования проведены в широком интервале температур (1,5-400)К, магннтных нолях (до 60кЭ), одноосном и гидростатическом давлениях (до 8кбар) на образцах составов (0<х<0,3>. Однородность исследоваиых образцов контролировалась с помощью электронно-спинового резонанса, магнитной восприимчивости и измерениями плотности. При помощи рентгеновских исследований установлена область существования твердых растворов СгхНй|.„8е, Сох11й1ХЯе.

Установлено энергетическое положение резонансного донорного уровня обусловленого Ионами Сг. Исследовано влияние отжига в парах компонент на аномальные свойства ^5е:Сг. ,

' Впервые обнаружено наличие перехода в фазу спинового стекла в образцах Сгх^).х5е и установлена зависимость температуры перехода от содержания хрома. Определено энергетическое положение и зарядовое состояние, ионов Сг в Н^8е.

Paranchych Ju.S. New semimagnetic semiconductors: growth and main oroperties of MxHg|.xSe (M - Cr, Co). (Manuscript).

The thesises on searchot scientific degree of candidaate of physico-nathematical science specialization 01.04.10 - physics of semiconductors. Dhernivtsi State Uniwersity named after Ju. Fed'kovych, Chernivtsi, 1996.

There are defended 18 papers having experimental study of 4xHgt.xSe (M - Cr, Co) growing thechnology and electrical galvanomag-letic, magnetic, thermoelectric and oscillation properties of obtained samples. The investigations were carried out in wide temperature range (1,5-№0)K and under magnetic fields uo to бОкОе and uniaxial hydrostatic )ressure up to 8 kbar for sampes with 05X50,3. The homogeneity of ob-ained samples was controlled using Electron Spin resonance and by meas-lrements of magnetic susceptibility and density. The ranges of CrxHgj;xSe, DoxHgj.xSe solid solution existence were determined from X-ray analysis.

The energy position of resonant donor level which appears in the »resence of Cr ions war obtained. The influence of annealing in the components vapour on anomalous properties of HgSe:Cr crystals was studied as veil. It was investigated for the first time that CrxHgj.xSe samples trans-orm into spin glass phase and it was determined the temperature depend-nce of this transition on Cr content. The energy position and charge state

f Cr ions in HgSe samples were also studied. <

tono'ioni слона: нашвмагн1гций нап1внроввдник, технология, тверд] юзчини, рухли1э'|сть, ефектнвна маса, резонанснйй р!вень, енергетичпий пектр, електрошшй сп'нювпй резонанс, магн!тна сприйнятлнвкть, бмпша взаемод!я, фазовий перех1д. °