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

ЧЕРШВЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УШВЕРСИТЕТ !м. Ю.Фсдьковича

^ -

"V' Уба nftàSaxfiymmicy.

чЛ

ПАРАНЧНЧ IOpîii Степанович

Hobí нашвмагжтж наЫвпровщники MxHg^Se (M-Cr.Co), одержаиня i ïx ochobhí властивост!.

Ol .04.10 • фЬика иашипровщшнив i доелектртав

Автореферат

днсертацЦ наздобутгя наукового ступеня кандидата ф^знко'математичних наук

4epHÍBHi-1996

Днсср-гац1ею е рукоиис.

Роботу викоиаио на кафед[м нашинрсиндпнкоио! ,мiкроелектронiки Чсршвецького дсрЖсишрго ушиерснтсту ¡м. Ю.Фсдькоинча

Наукоиин кершинк: доктор ф'1 з 11 ко-матс м а'ги ч и и х наук,

црофссор Рарснко I/iapiil Михайлович

Офшшш опонентн: доктор фЬнко-математнчних наук,

црофссор Саинцышй Володимир Григорович ■доктор ф1зико-математич1ШХ паук, црофссор Горлен Петро Миколановнч

Провщна о'ргаШзац'ш:ЛпстИтут iianiBiipoBiflmiKiB HAH Украши, N. Ки'ш

Захист в'щбудеться жоптня 1996 р. о 15-ii годши на засщанш спецшпзованоТ ичсао» ради Д 07.01.06. при Чери1вецькому державному ушверсит(л1 im. Ю.Федькоинча (274012, . м.Чертвш, вул. Коцюбянського, 2).

3' дисертащею можна озпайомнтися в пауков»! 61бл10теЦ1 Чери!вецького державного у/и'верситету im. Ю.Федьковича (вул. Л.Украшки,23).

Автореферат розюланий вересап 1996 р.

В'.:ений секретар спец1ал1Эовано1 ради

7

М.В.Курганецький

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

Актуалмпсть теми. Телурид 1 селешд ртут'1 I Тх сплаии з халькогетдами марганцю, зал)за, хрому, и осташн роки е об'ектамн штеисивиих досл'щжепь, як з чисто теоретично!' так т з практично-! гочок зору. Це обумоилеио такими сиециф'1Ч[шми нласпшостями: ^

- по-перше, багатокомпонеитшеть наи'пзмапйтних пагпвпров1Дник!в (НМН) дозволяв змшювати ностшну гратки, еиергетичну щ!лину, ефективш маси носив заряду, та ¡пап важливГ фЬцчш иарамстри шляхом змши складу;

- по-друге, НМН представляготь ¡нтерсс з точки зору Ух магишшх властивостей, як невпорядковаш магншн сплави, в яких виявлеио 1ерех1д в фазу оптового скла, утворения аитиферомагштних кластерш;

- по -трете, наявн1сть магштних ¡ошв (Мп, Ре, Сг) в д1амапптшй чатриц1 нап1Впров1днИ1ав обумовлюе сшн-спшоиу обмпшу взаемодно юшшх р чи э-слектроШв з ¿1- електроиами, як! локатэован! на магштних онах. Ця взаемод1я приводить до зм1нн параметр!в, яш характернзують юми! I дом!Шков1 стани як наслщок, до нових ф!знчн11х ефеюж.

Ця новизна ф1знчних ефекйв ! явищ, в доповнешш до вже :агальнов1домих властивостей, притаманиих- звичайним вузькозотиш :ашвиров1дшпсам, ставить НМН у ряд нанФльш шкавих та ерспектишшх, на сьогодн!, об'ектШ досл1джепня у фундаментальны та рикладнШ ф1зиц! нап1впров!дш1к!в. Новим типом НМН е ссленщ ртуп егований доШшками групп зал!за I тверд! розчини Рех^(.х5е, СохНй{.х5ё. Але достатньо вивчеинм е лиШе селеШд ргут1 егований залЬом [1-4]. В Н^5с:Ре ¡они Ре2ЧЗс15) як 1 1ойй Мп2+(3с15) е омШшами замкценпя в гратШ Й^е, але на в!дм!пу в!д 1о»1в Мп2+, !вень яких розташований глнбоко у валецтнШ зон1, вони утворююгь /зький дойоркиЙ р1веиь на ([юн! суц!лыюго спектру зони пров1дпост!. улон1вське в!Дштовхупа1Шй м!ж трьохвалептшши (ойами Ре3+, як! шикаготь впясл!док авто'юШзац!! !ои1вч1те?+, приводить до кореляц!! в просторовому. розташуваии! !, як насл!док, до аномалышх 1ектроф1зичмих властивостей.

Ф1зичн1 властнвост! Щ5е:Сг, 1 тверднх розчин!в на Тх

нов!, одержаншо ! досл!дясеншо яких прйсвячеиа дана дисертацШна >бота, практично не вивчен!. Деяк! результат» вйм)рювань

!

% •

електрнчиих, мапитинх, оптичннх иластивостен Н$8е:Со одержан! в роботах [5-7], а л с »неношен, я«1 и", них зроблепо, е неодпозпачннмн 1 иимагають' нодальших дос;мджсш>. Нсрозумишя ф1зичних процесш, яю . Ыдбуиаютьси о них митеркишу, педоскошшеть технологи одержання мопокрнста: ш, стрнмують стиорення па Ух оспой) при л а/пи з прнмципоио ноиимн иластшюстямн, не дозиоляють однозначно истановит'н природу яшпц, що спостермалися.

Тому дисертацш црисиячона експериментальному досл'шжешно технологи' одержання мошжрпетал'ш МхН^|.х8е (М-Сг, Со), 'Гх фЬнчппх нлаетииостей, та розшпку моделышх иредставлеиь про природу яшпц, ши сномтер'наються 1 можливбетен .'(х практичного застосуиаппя.

Метою робот» було проведения комплскспих дослцркень електрнчиих, мапитипх, гальиапомапнтнпх, осшшщнпшх, термослектричних, яшпц, спектрш електронпо-еншоиого резонансу (ЕСР) На мопокристалах СгхНй)х5е (0<х<0,1), СохНй|.х5е (0^x20,1), встаповлснпя особливостсн поведший домннкп 3с1 елсмсптш (Сг, Со) и • д(амагштшй матриц).

При цъому роэв'язуиалпсь так! осноигп :пша;пп'.д'.

Орозробка методш синтезу [ инротування монокрнстал'ш СгхНй!.х^е, СохНй1х5е(02х20,3);

; 2)дослщжсш1я залежносп основнпх -характрнстик зонного спектру шд концентрацн носив, складу, мапптного ноля и широкому штерватн температур (1,5-400)К з вим)рюиаиь. кшетнчппх, оецнляцшннх 1 мапнших яшпц; :

3)дослщжеш1я природи обмишоТ взаемодн. м)ж спшами зошшх носив 1 локал'13ованими магн'тшмн моментами в НМН;

4)истшшвлсшгя зарядового 1 енергетичиого сгатв юШв Сг 1 Со и селений ртуп;

5)иниче1шя можлявостей практичного застосування одержаних иашвмагштних матер!алш.

Мстодм дцслшжсипи: Викоиання поставлених завдань здШснювалося шляхом проведения комилексних сучасних експернмеитальиих метод!в I розрахунк'ш на ЕОМ з застосуванням

сучасних теорШ. Досл!джувались структур»! , шнетич»!, тсрмослектричн!, мапнтн! властивост!, а також спектри ЕСР Г осциляцШш явища. Внм1рюиаш1я виконан! и широкому !нтериал! температур (1,5 - 400)К, мапйтних полях (до 60кЕ), при однов1сному 1 пдростатнчному тисках (до 8кбар) на зразках р13»их склад!в (02х<0,3). Однор1дн!сть досл!джуваинх зразк!в кцнтролювалась за дономогою спектрЬ ЕСР, мапИтиоЧ сирийнятлипост'| '1 методом вим'фювання густнни.

Иаукова новизна 1 практична зиачтт'сть робота визиачаються сукушНстю результат!» сформульованих у висновках дисертаци 1 приведених у зак1нченн! реферату. Основ») новГ результат» дисертацШио! роботи:

1. В сплавах СгхНй(_х5е, з вмктом Сг, б!льше 15% прнеутня друга фаза, яка подноситься до снолуки HgCr2Se4 куб1чиоТ симстрц з передом крнстал1чно1 гратки 10,753 А.

2. Хром в Hg.Se утворюе' резоиансний донориий р1вень, енергетнчне положения якого о зон! проп!дпост1 становить -0,1^ еВ.

3. Перех1д в фазу с»¡нового скла в!дбуваеться в тих зразках СгхНй|.х5е в яких зарядовий стан Сг3> метастаб!лышй, прнчому мехатзм утворешш апнового скла в!дм!нний в1д механизму, якнй спостер)гаеться в халькогеи1дах рТут! 1 кадмЬо з Мп,. 1 обумовленнй не феромагнетИзмом, а прузкного деформац1ею.

4. Мапптт снриНнятливосп зразк!в Шдпалених в нарах селену 1 ртут1 ¡стотнъо в!др'1зняються за температуриими залежиостями. На темнературних заяеж!юстях Х(Т) зразк1й в!дналепих в парах ртут1 ч!тко спостер1гаегься наявн1сть фази сп!нового '""скла, прнчому ¡з зб1лылениям складу температура переходу в фазу оптового скла зростае.

5. Кобальт в сслс1пд! ртут! утворюе два мапПтнГ сп!н-центри. Р!вн1, як1 обумовлен! Со2+, лежать у валентнШ зон!, а р!вн! Со2+ разом з асоцШованими дефектами утворюготь ¡онннй кластер, енергетичн! р!внГ якого знаходяться в зон! пров!дносТ1.

Отриман! в робот1 нов! дан! суттево розширюготь ф1зичн! уявлення про роль дом'шок з незаповценою 3(1-оболош<ою в селешд1 ртуть Значне стиове розшеплешея енергетичних р!вн1в, !ндукованих Б-р-с1 обмшом при азотпих температурах, створюе передуМови для розробки джерёл та

приймач1'в, магттокерованих пристроГв, вентшМв, модуляторш I 1нших прилад1В, ЯК1 можугь працюваги у широкому д!апазош 1Ч-спекгру.

Ступид» достов1рност1. Досгов1рн1сть отриманих результате I зроблених на Тх основ! висновк'ш шдтверджена шляхом застосування незалежних експерименгальних метод!в досунджень (ЕСР, осциляцИ ШдГ, мапитна сприйнятлив!сть), та використаннг високоточних методик, апробованих рац1ше на 'шших об'ектах, використанням для обробки результат иим'фювань досконало! обчислювальпоТ техн5кй.

' \

На захист »»носиться:

1. Резулыаги досл|джень Положения резонансного р!шгя хрому 1 кобальту в селенЩ ртут!, одержаних з температурних залежностей к'Шетичних коеф]Ц1ент1в 1 осциляцш Шубнпсова-де Гааза.

2. Процеси взаемоД11 в системах СгхЩ1_х$е, Сох^]_х8е, природа йвищ, ш,о спостер^гались, основн1 зонш параметри 1 Тх залежн1сть в1д зовнИшНх фактор'! и.

3. Особливост! поведШки мапитних властивостей I спектр!и електронно-сп'нювого резонансу в СгхН^.х5е.

АпробацЬ; робота. Ьсно'вШ результата дисертацШпо! роботн булн апробован! I обговорювались па таких конференц1ЯХ, парадах 1 ссм шарах: XXV Всесоюзной наряд! з ф!зйки низьких температур (Донецьк, 1990 р.), М1жнароднШ конференци з потрШних 1 багатокомпонептних сполук (Кшшш1в, 1990р.), II УкраТнськШ конференци "Матер1алознайство 1 фЬика иап1вировщникових фаз ЗМ1НН0Г0 складу" (Н1жнн, 1993р.), Юв!лейнш конференци 1нституту електронно! фшики (Ужгород, 1993р.), М1жнародних конференШях з ф1зичних проблем паукового матер1алознавства нагивпров1Д1шк1в (Чертвш, 1994, 1995 рр.) I семЬтрах кьфедри мнсроелектронит ЧДУ.

Особистнй внесок. Досл1дження, приведен! ,в дисертацн е результатом ' роботн автора, якому належить реал1зашя техполог)чних скспериченпв, експериментальних дослщжень електричпих, гальваномагнтшх, термоелектричних, мапитних властивостей, формулювання загальних висношав дисертацп 1 основннх положень, що внносяться на захист.

Досл1джсш1я спсктрн) ЕСР 1 осциляцШ ШдГ проведет у сп1вавторств! з сшвробшшкамн Донсцького ф!знко-техн1чного Гнституту, Гнституту ф1зики метал!!» Уральського вццйленнн РАН.

Публп<ацц. За результатами досл!джепь опублпеовано 18 друкованих праць, список яких наведено на закшчешш реферату.

Структура » об'см лисертапн. ДнсертацЫна робота складаеться з встуиу, чотирьох розД1л!в, вненоишв, списку цитованоТ Л1тсратури, вмщуе 133 сторшкн машинописного тексту, 65 малюшав, 7 таблиць, 117 найменувань л1терагурпих джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМ1СТ РОБОТИ.

*

У встугп обгруптовуеться актуальнтть вибрано! теми дослщжень, сформульован! мета 1 осиосп| завдання роботи, и наукова новизна, практична значим1сть одержаинх результата!, наведен! основш положения, як'| вииосяться на захист, а також В1Домост1 про апробащго.

Перший розд!Д им1гцуе в себе огляд Л1тератури. В ньому розгляпуто зоину структуру натвмапйтинх иашвпрв1дннк1в, особливост! повед'шки Ре в Н(>Бс (осциляцп ШдГ, рухлнвкть електро1ив, температура Дшгла ! онтнчш властнвостО, модель впорядкувания Мшсльського 1 '{Г аиал'13. Приведен! лпературш дан! стосовно досл^джеиь иовсдшки Со в Н^Бе. '.';.'

Друпш роллДл прнсвячеиий опнеу технологи синтезу I шрощувашш монокристалш тверднх розчнн^в СгхН£(.х8с, СохР1й|.х5е, «жтролю IX- якост!, досЛ1дженшо кристал1ЧиоТ «труктурн 1 терм1чн!й )бробц! зраз>Ч1В в контрольованих умовах. Так як Д1аграмн сташв >х^1_х8е, СохН£|.хЗе не шшчет, то умови синтезу ! режими росту пдбирались експериментальио. Синтез крнстал'т нроводнвея за задапою [рограмою: нагр!в до температура (350-400)°С проводили з швидк1стго ООград/год, а при температурах онще 400°С - Н1Видк1сть нагр1ву кладала (20-30)град/год. Вирощувапня монокристал'ш здШсшовалн [етодом БрШжмена при температурному град1ент! (30-35)град/см I шидкостях кристал1зац!1 (0,5-3,5) мм/год.

Рентгенографии! дослцркения проведен! на дифрактометр! ДРОН-2,0 в Си Кл - випромшюванш. Анал13 дифрактограм для сплав!в С^И^^Бе, Сох^1.х8е складов х=0-0,15 показуе, що додатковнх лннй на дифрактограмах не спостер1гаеться. Збишшення вмкту Сг, Со . приводить до утвореннл другоТ фази. Наяшпсть т1льки одшеГ лши для сплав1в з Со не дае змоги однозначно ¡дентифшувати цю фазу, Розрахунки показують, що дана лпия можс в!дноситись до сполуки СоБе або СоБег. Для сплав'ш з Сг одержана сер1я лпий вЦноснться до сполуки ¡^С^сд з кубичною симстр1ею, пер'юд кристал!чноТ гратки яко! 10,753 А.

Контроль од :ор!дност! досл1Джуваних кристал1в проводили методами ЕСР, магшгпо1 спрыйиятливост! 1. вим1рюваиь густини. На основ! експеримсптальних результат!» встановлёно, що мае мкце пер1ццомф1шй розподи1 компонент вздовж напрямку росту, що характерно для твердих розчииш з косфайеитом сегрегаци бшышм одшшц!. Приведен! конкретш умоии в!дцалу зразк!в в Нарах компонент ! . встаиовлено, що шдпал и парах Бе покращуе рад1алышн розпод!л Сг.

В тветьому роадш викладет результата дослЦркень температурных . залежцостеа ; кшетичннх косфвдешш крнстал'ш Сгх^|.х5е. На оснош численних експерименталышх внм1рюваиь встаиовлено, що Ц залежност! вщ того коли проводяться досл1Дження (в1'дразу ж ш'сля росту кристалу, п|сля псиного часу зберн-аняя в нормальних умовах, чи июля Ыдпалу 1з парах компонент) 1х електронш властивост! р!зп1. Для зразйв Ну8е:Сг з концентрацию ЫСг " (МО18 -М0,9)см'3 коефкиент Холла не заложить в!д температурн. 3 ростом концеитрацн Сг до М020см 3 1 б'шьше на залежностях П(Т) з'являеться особливкть, яка полягае в тому, що II(Т) росте починаючи з температурн Т=200К. Для СгхН&.х5е (Ч г 0,05) коеф'нйент Холла росте з температурою, якЩо вим!ри проводит в неперервному режим!, а якщо зразок витримати при К1мнатн1й температур! протягом, 1 год, то система повертаеться в иочап&ший стан 1 в подальшому II не залежить В1Д темперагури. На температурних залежностях П(Т) < 1 |д(Т)зразк!в, внтрнманих иротягом року в нормальних умовах, аномала . вшеутш, прнчому рухливост» цих 'зразюв значно бклыш шж зразшв, яю Д0сл'1Джувалнсь в1дразу II ¡с л я росту кристалу. Невеликий розкид

концентраци поспи заряду о иешдпалених 1" □¡дналеиих зразках на залежностг п(1ЧСг) е доказом того, що ршень Ферм! захонлюеться р!пнем хрому починаючи з концеитрацп хрому (2-3)Ю,8см'3.

Розглянуп термоелсктричн! 1 термомагштш властнвост! С^Ид^^Бе на основ! якнх иизпачсш значения ефектнвних мае, що знаходяться в межах (0,03-0,05)1110, а еиергетнчпе положения резонансного р!вия, обумовленого атомами Сг, складае (0,14-0,16)еВ.

Приведен! результата . пизькогемиературних досл'щжень (4,2К) залежност'1 .сонцентрацн в!льних • носив '1 рухливост! електрон!в в!д концентраци атом!в хром'у. Як ! у випадку Н^Бс^е, для 1^5с:Сг мае к1сце р1ст рухливост! при концентраци атшнв хрому -5-1018см"3, тобто в крнсталах НйБе'.Сг кулоншська кореляц^я мЬк ¡онами Сг3"1" обумовлюе Тх впорядкувашш, а це, в свою чергу, веде до зменшення ¡мотрност! розеновашш слектронш. Слабший р1ст рухливосп при ам'ш! концентраци ЫСт в!д М018см"3 до 5'1018с,ч"3, як це мае м!сце в Н^Зе^е, ! дещо б!лышй розкнд значень концентрац!Г елс1стр01нв ! рухливост! в облает! бьчыкпх значень може сбумозлюватись тнм, що, на вщмшу в!д Ре2+, !они Сг2+ в основному стаж володноть магштннм моментом. Ширина р!вня, пнаслщок взаемрд!'/ м!ж ¡онами, може; дещо змпповатись в!д зразка до зразка ! в результат! цьего р^зень Ферм! може фжсуватнся при р!зних значениях енергн.

В цьому ж роздип приведен! результата досл!джень спектр!в ЕСР, шливу на них однов!сного тиску а також дан! внм!ргаваиь магШтно! снрийнятливосп. Спектр ЕСР зразк!в з Нсг = 5-1018см"3, як! дослшжувалися и ¡с ля вирощувапня, ночинае спостер^атись з температуря Т-150К, а ¡з з^еншеи1гям темлератури .до Т0=29К спектр складаеться з одшеГ енкетрнчко! лн117, яка мае форму криво! Лоренца. При Т<29К з'являеться друга . резонансна лЬпя иоглннашш, ¡нтенсившсть яке! манже на порядок менша !нтенсиВност! основио! л!н!Т, причому наявна сильна ан13отроп!я спектру. При охолоджешп зразка в!д Т>ТЙ=29К до Т<ТЙ в магн!тному пол'1 ВС£0,22Т (В^ - магн!тне иоле в

якому охолоджуеться зразок) ктотньо зм!н№вться аи!зогрои!я спектру !

резонансне поле (Вр), в пор!внянн! з охолодженням зразка при Вс=0. Сп!вставлення експериментальних дания з л!тературшши по стану сп!нового скла [8] св!дчить, що в Н§5е:Сг мае мйце фазовий перех!д, який нов'язаний з локальним заморожуванням сп!н!в. Перех!д у фазу

сЫнового скла «¡дбуиасгься и зразках, зарядовый стан Сг3* икнх метастабЫьпий, нричому мехаиЬ.ч утворення спЫавого скла в СгхНй1.х5е шдм1шшй иЦ механизму, ж<ий. сностср'ааеться в халькогешдах ртут1 1 кадм'ио з Ми, Зпдпо [3]. мсхаиЬм угворення епшового скла в халькошадчх ртуп ¡"кадмао » Мп иои'иэашш з локалышм!. флуктуаЫями сишш, як1 внэиачають початок утворення кластср)в, збЬчыиуючпсь в розмфах з понижениям температуря до темнератури "зщенленпя" Т^, яка е температурою переходу-у фазу епшового ск.ш. 3 ростом кластсрш збЬшшустъси ширина лиш'ЕСР, яка можс досягтп 1Т при наблпжениг температуря до Тй. Б нашому вцнадку залежись ДВ(Т) мае протилежинй характер.

Досл!джс1шЯ мапЦтпих иластивоетей СгхНй|_х$е (0<х£0,1) проведет методом Фарадея I шдукцШннм методом. Тсмпсратурш залежное™ магштпо! спрншштлшюсп х(Т) лра:нсЫ НйБегСг рпиоГ концемтраци свшчать; з ростом концентрац» Сг и НйБс

парамагнетизм зразк!и зростае ! при концентраца-Мсгг1-1019см'3 зразкн повЫстю переходять и парамапптнип стаи. Сшиставлешш тсорстачннх розрахункш з екснеримеитадьннмн данимн вказуе па Тх значку аео!дно-в)ди1сть. На залсжиост! ХсД^) сностерааеться дсюлька зломш, при

цьому екстраноляШя до перерезу з «¡ссю температур дае додагне значения температура, Кюр1 (0). Внм1рян1 в слабнх магнттх нолях мапнтш спрнйинтливосп зразк!и, шдналених в парах Бс 5 ¡стотньо вщр1зш1ються за темнературинми залсжностнми: Залежп1сть %(Т) для зразюи, вщпалених ,Ь Бе, характерна для магппорозбавлених систем з паяишетю феромаш'пчии I антифсромапатаоТ взаемодш. На температурннх залежностях зразк|в, Шдпалених и парах Нн, ч-1тко спостср!гаеться иаяшасть фазн еншового ркла, при цьому ¡з зб1льшенням складу температура переходу зростае за логарнфмишим законом

Тг(х) = а + Ь11)х,

де а I Ь пост1Й1п.

Результат» експерименталЫшх дослШжень ЕСР I мапНтно! спрмйиятливост! X иоясшйються тпм фактом, що зразкн СгхНй1_х5е, як! охолоджеи) ло Т(, набувакт» акс)алыюТ асиметрК До куб'пшого поля кристалу при зм!н! температуря, при цьому зм1на в симетра грагки не е локальною.

и

В четвертому роз/ил» викладеш результат» дослщжень залежпост' електронноТ концентрацй i рухливосп iiociíu заряду для зразкш HgSerCo в!д концентрацй Со в облает! температур 4,2¿T¿300K i магттних полях до бОкЕ. Експерименталыи дан i свЦчать, що ночииаючн з иайннжчо! концентрацй' легуючо'/ домшки Nc0. кои центрами електрошв стабшзу-еться па piuui -2-1018см 3. Характер залежиосп ji(NCo) в!др!зняеться 'bíд аиалопчних залежноотсн для безвддишшх нап1»пров!дник1в з просторовим впорядкуианпям систем и заряджеиих дом!шок (Fe3*", Сг3+), тобто шдсупи явно внражеш дилянки росту рухливосп при зб1льшекн1 BMicTy доминки, як це мае Micne в HgSe:Fe, HgSc:Cr [9]. Рухливост! и для HgSe.Co в усьому iiiTcpuajii концентрацш Со близьк! до значень ц для кристал!в HgSe з м!лкими донорами (Ga, In) i значень, розрахованих по Бруксу-Херику для розешвашш на невпорядковаиШ систем! дом1шкови'х ioniu.

Приведен! результата доаиджень осцилнцщ ШдГ при температурах (1,3-4,2)К. На .кривих рхх(Н) спостер!гаеться вузол биття оецнлящй, який рухаеться в сторону б!льших магн!тних нол!в is зменшепням температури. Рух вузла-биття спостер'1гаеться на зразках HgSe:Co з концентращею кобальту NCo>1ÍO,9cm3. При NCo<110,9cm~3 зм!щення вузл!в з температурою шдсутае. Зм!щения вуэл!в бнття для крнстал!в CoxHg(.xSe cnocrcpiraerbCH при bmíct! легуючо! дом'шпш (х«0,0005), що . зпачно менше, »¡ж для крнсталш MnxHgt_xSe [10], тобто роль обм1ншн влаемодп в крнсталах Co^Hg^Se б^ьш ¡стотня.

Розглянуто вплив ищпалу в парах компонент на властивост! HgSe:Co з концентрац!ею NCo в!д М018см 3 до 1-1020см 3 при 77К. Встановлено, що п!сля в1дпалу в парах Se концентрац!я електрон!в зменшуеться, а при вщпал! в парах Hg - зб!льшугться. На залежност! |i(NCo) зб!льшення рухливост! при ríe и них концентрации NCo не шдбуваеться. 3 шдпалом в парах Se, в зв'язку Í3 зменшепням ваканс!й Se, як! е розс!югочими центрами, рухлив!сть дещо зб!льшуеться, а п!сля В1дпалу в itrfj>ax ¡ртут1 - зменшуеться, оск!лькн ртуть, яка входить в м!жвузля, е додатковим центром розс^ювання.

В цьому ж розд!л! приведен! результат» досл1джень впливу всестороннього тиску на попед1нку Fe i Со в HgSe, а також спектр!в ЕСР

i осциляцШ ШдГ на ЗВЧ.Встановлено, що для HgSerCo n2'3(p) = const,

•jfi

а для HgSerCo залежн!сть n (р) е л!ншною. Паралельний хщ залежностей П2/3(р) для HgSe:Fe з Npc=5-10,!,cM"3 i 1-1019см"3 означаг,

що стани зал'юа розмит!. Зм1на сгпввщнишення Np^/Nfe, ц результат! переходу частиии електрашв ¡з Зони пров1дност1 на дом1шков! стани, не викликае зм!ще»шя Ej.c за рахунок велико! густини стаН1В 1 малого числа надлишкових електронш. Дли HgSe'.Co рухлив\сть ц практично не змЫюеться з тиском, а температура Д|нгла дещо зменшуеться, що е сшдчеппям того, що u HgSe'.Co впорядкуванпя в розташува:!н1 íohíb Со не сностерн-реться.

Досл1дже1ШЯ ЕРС в штервал! температур (1,55-12)К показали, що при Nco<110'8cm"3 спектр складаеться з одше! л1н» ноглинаиня, а при Nco>MD,8cm"3 в спектр! з'являеться друга л!шя. Резонансш магн!тн! поля цих Л1н!й в1дпов!дають g-факторам р!вним 2,23±0,005 i 2,02±0,01 в!дпов'|дно. 1з 3Mii)oio Ысо ширина кожно! л!нп змнпоетъся по рЬному, прнчому pi3iinfí характер зм!ин маготь i !нтегралы1! ¡htchchuhoctí цих л1и1й, тобто при Nco^l-tO^CM"3 спектр ЕСР, якии складаеться з двох лШШ, обумовлений двома мапПтнимй cniii-центрамн. Оск!льки в HgSe асоцШованГ дефектн ¡спують у виглядГ нентральних комплексов

(VHg)0Se2 (де - ваканс!я ртут!), i он Со2+, якии разом з

асоцШораним дефектом знаходиться в суадиьому вузл1, утворюе 1ошшй кластер, енергетнчн! р!вн! якого энаходятьсй в эоп! пров)дност!, a pinui iony Со2+, ЯК1 не знаходяться поблизу вказ&ного дефекту - у валентнш 30HÍ.

OCHOBHI РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ.

«

1. Розроблеиа I освоена технология синтезу i вирощування монокристал!в CrxHgt.xSe, CoxHg).xSe (0^x^0,3). В результат! одержан! достатньо однор!дц1 монокристалк n-типу нров!дност!.

Встановлено, що в сплавах з bmíctom Сг, б!льше 15 % присутня друга фаза, яка в1дноснться до сполуки HgCrjSe^ куб!чноТ снметрИ з пер(одом кристал'1Чно1 гратки 10,753 А, .

2. На. ochobí досл!джень юнетнчннх властивостей зразк!в, ■ внготовлених в!дразу ж теля вирощування кристал!в CrxHgj.xSe, в температурнШ облает! (180-300Ж внявлен! аномал!!, як! полягають в рост! коефщ!енту Холла! пов'язап! 3¡ зм!ною зарядового стану íohíb Сг.

Для зразк!в CrxHgj.xSe) витрнманих в звнчайних умовах протягом року, або в'щпалених в парах компонент (Hg,Se), аномалП на температурных залежностях кшетичних коеф1ц'|ент!в в!дсутн1, що пов'язано з переходом хрому в зарядовчй стан Сг2+.

3. Встановлено, що Сг в HgSe утворюе резонаненнй донорннй р1вень, енергетичие положения якого в зон! пров!Дност'1 становнть 0,16 еВ.

4. Вперше з досл!джень спектру ЕСР и температурному ¡нтервал! (1,5-200)К для зразк!в Cr„Hgj.xSe виявлено наяшИсть переходу в фазу cninoBoro скла. Перёх!д в фазу сп!нового скла в!дбупаеться в зразках, зарядовий стан Сг3+ яких метастаб!льний, що створюе можлившть для утворепня ni д час переходу Сг3* в Сг+ Дек1лысох труп з неекв!валентними поз11Ц|ями сп!н-центр1в.

Mexani3M утворепня cniHóBoro скла в CrxHgj.xSe в!дм!нний в!д механ!зму, який спостер!гаеться в халькоГен!дах ртут! 1 кадм!ю з Mn i обумовлений не феромагнетизмом, а деформац!ею.

5. Вперше проведен! досл!дження Mantintoí сприйнятливост! 3pa3KÍB,CrxHg).xSe (0áxS0,l). Встановлено, що магн!ти! сприйнятливост! зразк!в в!дпалених в парах селену 1 ртут1, 1стотньо в1др!зняготься за температурнимп залежностями. Залежн!сть х(Т) для зразк1В, в!дпалених в Se, характерна для магн!торозбавлених систем з наявн!стю феромагштпоТ i антиферомапптно! взаемодШ, На залежностях %(Т)

зразкш, uíAna/ieiinx в парах Hg, чггко спостерн'аеться иаявшсть фазн ситового скла. Температура переходу Т( для pi3tinx с к л ад i и змниоеться за логарифм!чним законом.

Tr(x) = а+ blnx, дс а = 253.84К i b = 19.75К. >

6. На основ! ннзькотемпературних досл!джень Залежносп електронно! концентрацн i рухлйвост» Jiociíu заряду зразкдв HgSe шд концентрацП атом¡и кобальту остановлено, то кобальт, як i залЬо, i хром, утворюе в HgSe резонансш стаии па фон» суц!лыюго спектру золи прошдност!. Але ¡стопшого просторового шюрядкування системи Со3+, яке привело б до змепшешш ÍMoaipuocri роземовапии слектрон'ш i, як наслщок, до росту рухливосп, не сностернаеться.

7. Досл!джсцо иовед!ику íouíb Fc i Со в HgSe при всесторонпьому

тиску (Т=4,2К). Дли HgSc:Co залежшеть n2'3(P) ~const, а для

HgSe:Fe - nJ'3(P) е лишнюю функшею. Паралельний xí;i залежностей

п1,3(Р) для зразкш HgSe:Fc з р!зною концеитраШею Fe, сшдчить про те, що станн зал'за розмип.

'Змша сгпив1дношеимя Npg/Npe, и результат^ переходу частный

електрошв з зоии пров!дност'1 на дом'шков! стани (Np£ + eNp*) п!д д1ею всестороннього тиску на зразок, не виклнкае змщення Ер внасл!док велико! густини донориих craiiiB i малого числа иадлишкових електронно. •

Для HgSe:Co рухливють практично не змниоеться з тиском, а температура Дшгла ■ TD дещо зменшуеться, що е свечениям того, що впорядкування в розташупашп íoiiíb Со немае.

8. Вперше; для CoxHgi.xSe приведет досл'даення ЕСР при 1.55-12К. Сйектри ЕСР при Nc0 >Ю18см;3 складаються з двох лiitiií, ят в!дпошдають g-факторам piuiiHM 2,23 i 2,02. Встановлено, що ширина

. кожиоГ л!нн ЕСР, а також штегральш iiireiicnuiiocTi цих л!нш, но pi3HOMy змшюються в залежносп в!д концеитра'цп кобальту, тобто Со в HgSe утворюе два MarniTiii си!н-центри. Píbhí, як! обумовлен! Со2+, лежать у валентшй 3ohí, a piuní Со2+, разом з асоцШованими дефектами, утворюють ¡онний кластер, .енергетичш piBHi якого знаходяться в зон! нрояЦност!.

Л1ТЕРАТУРА ДО АВТОРЕФЕРАТУ.

1.Mycielki A. Fc-based semimagnetic semiconductor (invited) //J. Appl.Phys.-1988.-63.-pp 3279-3284,

2.Twardovvski A. Magnetic properties of Fc-based diluted magnetic semiconductors (invited) //J. Appl. Phys.-1990.-67, №9 .-pp.5108-5 ИЗ! ' ,

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

4. Цидильковскнй И.М. Бесщелеаые полупроводники с магнитными примесями, образующими резонансные доиорпые состояния.- Свердлавск,1991.-Шрепр.-УрО АНСССР).-73с.

5. Averous М., Fau С., Charar S., Kholdi M.El., 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, bh 4.-pp.479 - 485.

6. Szuszkiewicz W., Dynowska E„ Miatkowska S., Witkowska

B., Julien C., Balkanski M. Determination of the crlstal composition for the narrow - gap II-VI semimagnetic semiconductors; the case of IIg,.xCoxSe mixed crystals//Mukleonika.-i994.-39,M 3.- pp. 99 '104.

7.Szuszkiewicz W., Arciszcwska M., Witkowska B.r Julien C., Balkanski M. Kg,.xCoxSe mixed crystals: new semimagnctlc semiconductor // j. of Magnetism and Magnetic Materials -1995-140 - 144 .-pp. 2037 - 2038.

б.Гинсбург С.Л. Необратимые яшкяйн и ¡«эргодичность спиновых стекол. Использование ядерных ^рёакторрв и ускорителей в физике конденсироваиого состояния // Материалы семпиара (2430 марта 1985 г., Таллин). Л.: Йн-т ядерной физики, 1986.-

C. 3-277. '

9. Цидйльковскнй И.М. Бесщелевые . полупроводники с магнитными примссямн образующими резонансные донорные состояния // УФН.-1992.-162, М1.-С. 63 105.

10. Лянилин И.И:, Пономарев А.И., Харус Г.И., Гавалешко Н.Й., Марьянчук П.Д. Особенности еффекта Шубннкова-де Гааза и HgMnSe // ЖЭТФ.-1983.-85, в.5- С. 1638-1646.

■ ^

OCHOBHI РЕЗУЛЬТАТЫ 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 CrxHg|_ASe//Eighth international conference of ternary and multi-nary compounds.-Kishincv,USSR,September 11-14,1990,p.168-169.

2. Прозоровский В.Д., Решндоиа П.Ю., Паранчнч Ю.С., Паранчич СЮ. Фазовый переход u Hgj.xCrxSc //'Тез. доклада XXV Всесоюзного совещания по физике низких температур.-Донецк, 1990, с.147-148.

3.Глузман II.Г., Лерниман Н.К., Сабирзяноиа Л.Д., Цндилковскни И.М., Паранчич С.Ю., Паранчич Ю.С. Резонансный уровень хрома в селениде ртути //ФТП.-1991.-25, в.1.-С.121-123.

4.ПрозоровскийvВ.Д., Решидова И.Ю., Паранчич С.Ю., Паранчич Ю.С. Исследование твердых растворов Hgj.xCrxSc //ФТТ.-1992 -34,№3.-С 882-888.

5.Цидилковскнн Ц.М., Лерниман U.K.," Сабирзянова Л.Д., Паранчнч С.Ю., Паранчич Ю.С. Резонансные состояния образованные примесями кобольта и никеля в селениде ртути //otn.-1992.-2G,jN»l 1.-С. 1894-1898.

O.Tsidilkowski I.M., Lerinman N.K., Sabirzanova L.D., Рагап-cljich S.Yu., Parancljich Yu.S. Features Peculiar to Transport Phenomena in Cobalt-Doped IlgSe Crystals//Pliys. stat. sol. (b).-19S2:-171.-pp. 153-158.

7:Паранчпч C-.10., Паранчнч 10.С., Прозоровский В.Д., Макогоиенко В.М. Електронп1 властивосп селеи1ду ртуд-i, легованого хромом, кобальтом, шкелем//Тези дон. II Украшсысо! коиференца "Матер^алознавство i ф^пка иапшнров1дникових фаз змИшого складу". - ЫЬкип, 21-24 вересня, 1993, част.З, с.176.

8. Прозоровский В.Д., Решщова 1.Ю., Паранчич Ю.С. Мксрохвильов! досл1днсення Hgi xCoxSe//Te3H доп. II Украшсько1 конференцЯ "Матер1алознавство I ф1зика нап1впров1дникових фаз зм1нноРо складу". - Шжин, 21-24 вересня, ¡993, част.З, С.279-280.

9.Паранчич Л.Д., Паранчич Ю.С.;- Макогоиенко В.М., Курганецький М.В. Ф13нко-х1м1чнГ властивост! нап1вмагн1тних

нашвпровщншив CrxHgi.xSc, . CoxHgt.3,Se// Тези доп. II Украшсько! копфсрешш "Матер1алознай'стоо i ф|знка HanimipoBiflittiKOBHx фаз змпшого складу". - НЬкип, 21-24-всресня, 1993, част.З, с.296.

Ю.Парапчнч С.Ю., Параичич Ю.С.,. Прозоровский В.Д., Макогоненко В.М. Тсхнолопя одержанпя та одпор'ииисть кристал1в на ochobi халькогенццв ртут1//Тези доп. ювшсйно! конферешиУ ЛЕФ-ЭЗ.-Ужгород, 29-30 вересня 1993.-Ужгород, 1993.-C.63-G6.

П.Прозоровский В.Д., Решидова И.10., Параичич С.Ю., Паранчнч Ю.С. Индуцированный одноосной деформацией електронный спиновый резонанс в Hg|.xCrxSe//Abstr. of First International Conference on MSCDSS. Chernivtsi, 4-6 October. 1994.-Chernivtsi, 1994, v.2, p.226.

12.Ланчаков А.Т., Леринман H.K., Сабирзянова Л.Д., ' Параичич С.Ю., Параичич Ю.С. Термоэдс и продольный эффект Нернста-Еттнпсгаузена и кристаллах Hg(_xFcxSe прн низких температурах// Abstr. of First International Conference on MSCDSS. Chernivtsi, 4-G October. 1994.-Chernivtsi, 1994, v.l, p.42.

13.Paranchich S.Yu., Paranchich Yu.S., Makogonerico V.N., Fra-sun)'ak V.M., Prozorowskii V.D. Electronic and magnetic properties CrxI-Igj.jSe, CoxHg|.xSe, NixHg).xSe//Abstr. International School-Confercnse on PPMSS, Chernivtsi, 11-16 September. 1995.-Chernivtsi, 1995,p.54.

14.Prozorovsku V.D., Reshidova I.Yu., РигупуаА.1., Paranchich S.Yu., Paranchich Yu.S. Some physical properties of Hgi.xCrxSe// Abstr. Internatloeal School Conferense on PPMSS^ Chernivtsi, 11-16 September.. 1995;-Chernivtsi, 1995,p. 156.

15.Прозоровский В.Д., Решидова И.Ю., Параичич Ю.С. Исследование энергетических н зарядовых состояний ноноо Со в IIg,.xCoxSe //Физика низких гемператур.-1995.-21,Мг5.-С.57б-578.

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

17.Прозоровський В.Д., Решидова 1.Ю., Параичич С.Ю., Параичич Ю.С. Електроннодипольний сп!новий резонанс,

1ндуковаииЙ одноокнйм цапружекням в Hg).xCr,Se//УФЖ.-1995.-40,№9.-0.1005:1008. ,

18.Раренко И.М-., Паранчич Ю.С.,"Ничий C.B., Макогоненко В.Н. Влиение лазерного излучения на оптические свойства твердых растворов CdxHgj.xSe//Журнал прикладной спектроскопии. - 1996. - 63, №3. - С.512-515.

Паранчич Ю.С. Новые "полумагнитные полупроводники МхНв|.х$е(М-Сг; Со) получение й их основные свонствгп (Рукопись).

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.10-физика полупроводников и диэлектриков, Черновицкий государственный универси'Гет им. 10. Федьковича. Черновцы, 1996.

Защищаются 18 научных работ, которые содержат экспериментальные исследования технологии получений монокристаллов МхР^|.х8е (М-Сг,Со), их электрические, гальваномагцитные, магнитные, термоэлектрические, осцйляцнонные свойства. Исследования проведены К широком интервале температур (1,5-400)К, магнитных нолях (до бОкЭ), одноосном н гидростатическом давлениях (до 8кбар) на образцах составов (0<хй0,ЗХ Однородность исследованых образцов контролировалась с помощью электронно-спинового резонанса, магнитной восприимчивости и измерениями плотности. При помощи рентгеновских исследований установлена область существования твердых растворов СгхНй(.х5е, Сох^<.х8е.

Установлено энергетическое положение резонансного донориого уровня обусловленого ионами Сг. Исследовано влияние отжига в парах компонент на аномальные свойства ^Бе:Сг. ,

" Впервые обнаружйю 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 НйБе.

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

The thesises on sear'chot scientific degree of candidaate of physico-nathematical science specialization 01.04.10 - physics of semiconductors. 3hernivtsi State Uniwersity named after Ju. Fed'kovych, Chernivtsi, 1996.

There are defended 18 papers having experimental study of 4xHg|.xSe (M - Cr, Co) growing thechnology and electrical galvanomag-letic, magnetic, thermoelectric and oscillation! properties of obtained sam->les. The investigations were carried out in wide temperature range (1,5-i00)K and under magnetic fields uo to 60k0e and uniaxial hydrostatic tressure up to 8 kbar for sampes with 0<xs0,3. The homogeneity of ob-ained samples was controlled using Electron Spin resonance and by meas-irements of magnetic susceptibility and density. The ranges of CrxHgjlxSe, "oxHgj.xSe solid solution existence were determined from X-ray analysis.

The energy position of resonant donor level which appears in the ircsence of Cr ions war obtained. The influence of annealing in the compo-ents vapour on anomalous properties of HgSe:Cr crystals was studied as tell. It was investigated for the first time that CrxHg(.xSe samples transarm 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. *

ICjuo'ioni слова: 1шивмагн1тш1й пан!вирошдшпс, технолог1я, тверд! озчини, рухлив'юъ, ефектноиа маса, резонанснкй р1ве»ь, енергетичиий пектр, електронний сггшошш резонанс, MarniTita сприйнятлипкть, бм'шиа взаемод!я, фазовий перех!д. °