Спиновая динамика в наноструктурах магнитных полупроводников тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.17 ВАК РФ

Иа правах ршвписи /

ДМИТРИЕВ Алексей Иванович

СПИНОВАЯ ДИНАМИКА В НАНОСТРУКТУРАХ МАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

01 04 17 - химическая физика, в том числе физика горения и взрыва

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

и0044Б 1Е.О

1 8 СЕН 2008

Черноголовка - 2008

003446150

Работа выполнена в Институте проблем химической физики Российской Академии Наук

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

доктор физико-математических наук, профессор

Моргунов Р Б

Жихарев В А Скворцов А А

Ведущая организация: Институт химической физики им Н Н Семенова РАН

Защита состоится «/£~» сшлж 2008 г в ¿0 ч РО мин на заседании диссертационного совета Д' 002 082 01 при Институте проблем химической физики РАН по адресу 142432, Московская область, г Черноголовка, проспект Академика Н Н Семенова, 1, ИПХФ РАН, корпус 1/2 (актовый зал)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИПХФ РАН, г Черноголовка, проспект Академика Н Н Семенова, 1

Автореферат разослан » 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук О^^г-^ Безручко Г С

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ Открытие семейства кластеров Мп,2 в 90 - ые годы привело к развитию физики высокоспиновых молекул Интерес к ним велик как в фундаментальной науке (необычные мезоскопические магнитные свойства в масштабе одной молекулы), так в практическом применении (спинтроника, квантовые компьютеры) В настоящее время одним из наиболее активно развивающихся направлений в молекулярном магнетизме является дизайн гибридных материалов, магнитные свойства которых зависят от электрического тока, пропускаемого через образец, или освещенности образца Для решения задачи синтеза гибридных функциональных соединений в лаборатории профессора ЭБ Ягубского ИПХФ РАН был использован комбинаторный подход, который заключается в сочетании в одной кристаллической решетке молекулярных строительных блоков, ответственных за электропроводность (оптическую активность) и магнетизм В качестве магнитной подсистемы использованы высокоспиновые кластере Mn!2 Электропроводящую подрешетку образуют молекулы тетраметилтетратиафульвалена (TMTTF) Оптически активную -нитрозильные комплексы рутения Нами впервые были исследованы магнитные свойства этих соединений

Очевидные трудности интегрирования вышеупомянутых образцов в современную полупроводниковую электронику (легкоплавкость, гигроскопичность, трудности в изготовлении омических контактов) стимулируют поиск альтернативных функциональных неорганических полупроводниковых твердых тел В качестве таких материалов в течение последнего десятилетия рассматривались полупроводники III, V групп, легированные переходными металлами Из недавних обзоров на эту тему следует, что, например, GaN или GaAs Мп, хотя и обладают нужными на практике свойствами (магнитосопротивлением, переключением магнитных состояний электрическим током и тп), но демонстрируют магнитное упорядочение при весьма низких температурах 2 - 100 К Поэтому в последние годы исследователи обратились к полупроводникам IV группы (Si и Ge) [1-3] Как правило, основной вклад в магнитную восприимчивость таких полупроводников дают кластеры сплавов, которые образуются в полупроводниках при высоких концентрациях примеси Магнетизм такого рода давно известен и хорошо изучен

Для решения проблемы агрегации примесных атомов переходных металлов в кластеры были развиты два пути Использование ионной имплантации, позволяющей избежать диффузии примеси в кластеры, и создание наноструктур, поверхностная энергия которых вносит существенный вклад в баланс межатомных взаимодействий и кинетику диффузии Эти два метода открывают дополнительные возможности для регулирования условий кластерообразования и его подавления в Si и Ge [4, 5] Конечно, эти методы имеют и самостоятельный интерес для развития наноэлектроники «цифровых» сплавов и новой области наноструктур магнитных полупроводников Кроме того, наноструктурирование германия увеличивает растворимость примеси переходных металлов в его кристаллической решетке до желаемых 1 - 2 %, обеспечивающих магнитоупорядоченное состояние В нанопроволоках германия, легированного переходными элементами, температура Кюри становится высокой ~ 320 К [6] Детальные исследования таких наноструктур показывают, что в них возможны новые типы магнитных возбуждений, новые

закономерности переноса электрического заряда и спина и, главное, взаимосвязанное поведение намагниченности и проводимости, обеспечивающее эффекты переключения намагниченности электрическим током [7] В связи с этим практическая важность наноструктур высокотемпературных ферромагнитных полупроводников не вызывает сомнений В настоящее время имеются лишь предварительные попытки экспериментального исследования магнитных свойств легированных полупроводников на основе кремния и германия Поэтому экспериментальное исследование магнитных свойств таких материалов позволит приблизиться к пониманию физической природы высокотемпературного магнитного упорядочения в наноструктурах магнитных полупроводников и причин влияния ограничений размерности на их магнитные свойства и электропроводность

ЦЕЛЬ РАБОТЫ установление взаимосвязи между спиновой динамикой и высокочастотными магнитными и электрическими свойствами новых гибридных молекулярных магнетиков на основе высокоспиновых кластеров марганца и германиевых наноструктур (пленок ве, имплантированного Мп, и нанопроволок ве, легированного Мп, Со) Обнаружение влияния ограничений размерности на магнитные и электрические свойства полупроводниковых наноструктур

Исследования были сосредоточены на решении следующих задач

• разделение вкладов локализованных спинов и спинов носителей заряда в магнитную восприимчивость нанопроволок германия, легированного марганцем и кобальтом,

• анализ роли размерности наноструктур магнитных полупроводников в их магнитных и электропроводящих свойствах,

• поиск магниторезистивных эффектов в наноструктурах германия, легированного переходными металлами,

• определение коэрцитивной силы, высоты потенциального барьера между спиновыми состояниями, обусловленного расщеплением спиновых уровней в нулевом поле и времени релаксации намагниченности гибридных молекулярных магнетиков на основе высокоспиновых комплексов марганца, а также выявление роли его окружения (молекулы ТМТТР, нитрозильные комплексы Яи)

НАУЧНАЯ НОВИЗНА в данной работе проведены исследования статических и высокочастотных динамических магнитных и электропроводящих свойств наноструктур германия, легированного переходными металлами (квазиодномерных нанопроволок и квазидвумерных тонких пленок) одинакового состава и с одинаковым количеством примесных ионов Анализ данных, полученных в данной работе, и их сравнение с литературными данными позволили установить, что ограничение размерности ведет к увеличению температуры ферромагнитного упорядочения в наноструктурах германия, легированного переходными металлами Кроме того, обнаружено, что при переходе от квазидвумерной к квазиодномерной системе ве Мп происходит подавление микроволнового магнитосопротивления, что свидетельствует о влиянии

ограничений размерности на спин - зависимое рассеяние носителей заряда в системе Ge Мп

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ В настоящее время актуален поиск путей развития электроники, предусматривающих миниатюризацию (наноэлектроника) и новые принципы работы ее элементов (спинтроника) Практический интерес к молекулярным магнетикам на основе высокоспиновых кластеров переходных металлов обусловлен их замечательным свойством - молекулярной бистабильностью Это означает, что магнитная молекула может находиться в двух состояниях с противоположным направлением магнитного момента Переходы между этими состояниями могут быть индуцированы магнитным полем Т е такая молекула представляет собой естественный запоминающий элемент Для характерного расстояния между молекулами ~ 10 нм плотность записи информации в такой молекулярной памяти составляла бы десятки Тбит/см2 Интерес к молекулярным наномагнетикам для практических применений (молекулярная магнитная наноэлектроника, квантовые компьютеры, устройства записи и хранения информации) [8] ограничивается проблемой записи и считывания информации, которую, казалось бы, можно решить, если химически связать кластер с фотохромным или электропроводящим блоком Но даже если удастся решить проблему записи и считывания информации, остается еще одна трудность -конечное время хранения информации При температуре 1,5 К время магнитной релаксации в системе Мп12, достигая 108 с, все же оказывается недостаточным для современных компьютеров Коммерческие образцы магнитных дисков могут хранить информацию ~ 100 лет (109 - 101Ос)

Высокую плотность записи информации могут обеспечить также германиевые нанопроволоки в диэлектрических мембранах, совместимые с существующей электроникой Корреляция магнитных и электропроводящих свойств, обнаруживаемая в таких материалах, позволит перейти к MRAM - памяти (magnetice random-access memory - магниторезистивная память с произвольным доступом), в которой отсутствуют механически движущиеся элементы, что позволяет сократить скорость чтения и записи информации На основе нанопроволок могут быть созданы сверхчувствительные электрометрические и тензометрические элементы и т д Обнаруженные в нанопроволоках и тонких пленках явления распространения спиновых волн могут служить физической основой для создания спинтронных приборов нового поколения, основанных на размерных эффектах

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ

• результаты исследований нанопроволок, тонких пленок германия, легированного переходными металлами и гибридных молекулярных магнетиков методом электронного спинового резонанса,

• результаты определения статических магнитных характеристик (температуры Кюри, коэрцитивной силы, намагниченности насыщения) нанопроволок, тонких пленок германия, легированного переходными металлами и гибридных молекулярных магнетиков методом СКВИД - магнетометрии,

• результаты измерений микроволнового магнитосопротивления нанопроволок и тонких пленок германия, легированного переходными металлами в резонаторе ЭПР - спектрометра

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА Автором диссертационной работы были проведены измерения температурных и полевых зависимостей намагниченности образцов на СКВИД - магнетометре, получены спектры электронного спинового резонанса образцов на ЭПР - спектрометре, обработаны и проанализированы экспериментальные данные в программных пакетах Origin, Mathematica, WmEPR Подготовлены публикации по теме диссертации

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные результаты работы докладывались на XXIV и XXV Всероссийских симпозиумах по химической кинетике (г Москва, 2006, 2007), XVIII и XIX Всероссийских симпозиумах «Современная химическая физика», (г. Туапсе, 2006, 2007), III Международной конференции «Высокоспиновые молекулы и молекулярные магнетики» (г Иваново, 2006), International conference on magnetism (Kyoto, Japan, 2006), International conference on magneto-science (Hiroshima, Japan, 2007), I и II Русско-Японских симпозиумах «Магнитные явления в физикохимии молекулярных систем» (г Оренбург, 2006, 2007), VII Voevodsky conference «Physics and chemistry of elementary chemical processes» (г Черноголовка, 2007), 3rd International Conference «Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields» (Tokyo, Japan, 2008), Международной научной конференции «Ломоносов-2008» (Москва, 2008)

Автор диссертации является призером конкурса молодых ученых, проводимого в рамках XXV Всероссийского симпозиума по химической кинетике и I Всероссийской олимпиады по нанотехнологиям «Нанотехнологии - прорыв в будущее», организованной МГУ

ПУБЛИКАЦИИ По теме диссертации опубликовано 5 статей в отечественных и зарубежных журналах, рекомендованных ВАК и 14 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ Диссертационная работа изложена на 150 страницах машинописного текста, включая 1 таблицу и 67 рисунков Текст диссертации состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части и трех глав, содержащих описание и обсуждение результатов, завершается выводами и списком литературы (191 источник)

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и практическая значимость работы, сформулированы цель и задачи работы, приведены основные научные результаты, предшествующие данной работе

Глава I. Литературный обзор

В этой главе проведен анализ и обобщение основных результатов исследования магнитных свойств высокоспиновых кластеров переходных металлов, координированных различным лигандным окружением Уделено внимание влиянию молекулярной структуры высокоспиновых кластеров и их лигандного окружения на температуру перехода в суперпарамагнитное состояние - температуру блокирования Ть и поведение релаксации намагниченности

Рассмотрены экспериментальные исследования динамических и статических магнитных и электропроводящих свойств легированных магнитных полупроводников, обнаруживающих взаимосвязь между магнетизмом и спиновой поляризацией носителей заряда Анализируются результаты экспериментальных исследований полупроводников III, V групп (GaN Mn, GaAs Мп и т п), в которых низкие значения температуры Кюри ~ 2 - 50 К ограничивают практическое применение обнаруженных ранее эффектов спин-зависимого транспорта, магнитооптических спиновых эффектов и т п Основное внимание уделено полупроводникам IV группы (Si и Ge), легирование которых переходными металлами (преимущественно Мп) приводит к возникновению магнитоупорядоченного состояния в них Проведен анализ теоретических работ, показывающих, что спин-поляризованные носители заряда способны обеспечивать косвенное обменное взаимодействие между примесными ионами и приводить к ферромагнитному упорядочению при концентрациях примеси на уровне 1 - 2 %

Глава 2. Экспериментальная часть

В этой главе описаны использованные в данной работе физические методы исследования магнитных и электропроводящих свойств образцов и приборы, с помощью которых выполнялись измерения Она включает части, посвященные СКВИД - магнетометрии (в DC и АС режимах) и ЭПР - спектроскопии, включая характеристики приборов и условия экспериментов (приготовление образцов, калибровочные образцы, температурный интервал и диапазон магнитных полей) Рассмотрены методы

• определения магнитных характеристик вещества (температура Кюри, коэрцитивная сила, намагниченность насыщения и тд) методом СКВИД -магнетометрии,

• исследования динамики коллективных спиновых возбуждений методом ЭПР -спектроскопии,

• измерения электрической проводимости и микроволнового магнитосопротивления в резонаторе ЭПР - спектрометра

Глава 3. Спиновая динамика в гибридных молекулярных магнетиках на основе высокоспиновых кластеров марганца

Данная глава посвящена исследованию двух типов образцов гибридных молекулярных магнетиков на основе кластеров Мп12 и молекул TMTTF, а также на основе кластеров Мп|2 и нитрозильных комплексов Ru

Новый гибридный молекулярный магнетик на основе высокоспиновых кластеров МП|2 и молекул ТМТТР при температуре 2 К на полевой зависимости магнитного момента демонстрирует гистерезис (рис 1) с коэрцитивной силой 120 Э, заметно меньшей чем в исходных высокоспиновых кластерах [Мп12012(МеС02)1б(Н20)4], где ее значение составляло 1600 Э Отметим, что в магнитных полях вплоть до 50 кЭ в исследуемом соединении не наблюдалось скачков намагниченности, свойственных высокоспиновым кластерам марганца В то же время в исходном образце [Мп^О^СМеСОг) 16(^0)4] на фоне петли гистерезиса наблюдались скачки намагниченности, возникающие вследствие туннелирования спина в кластерах Отсутствие скачков намагниченности на кривой гистерезиса в исследуемом соединении может быть обусловлено тем, что эти скачки оказываются «замаскированными» в порошкообразном образце вследствие анизотропии отдельных кристаллитов

Электронный спиновый резонанс исследуемого образца в нулевом поле (предварительно образец был охлажден в магнитном поле 1 кЭ) свидетельствует об остаточной намагниченности образца, что хорошо согласуется с наличием гистерезиса на полевой зависимости магнитного момента По мере повышения температуры в спектре электронного спинового резонанса возникал дополнительный сигнал (ДС), который представлял собой серию узких линий (рис 2) Повторное прохождение спектра в районе возникновения ДС позволило обнаружить, что границы ДС хорошо воспроизводятся, также как его отдельные элементы (рис 2) Амплитуда ДС (А) на несколько порядков величины больше, чем шум спектрометра Отметим, что зависимости (А) от различных параметров измерения спектров (амплитуды и частоты модуляции, мощности в резонаторе и др) сильно отличались от предсказаний теории [9] и экспериментально полученных зависимостей для шума спектрометра Возможным объяснением наблюдаемого явления может быть следующее поскольку величина кристаллического поля кластера Мп|2 сильно анизотропна и зависит от ориентации внешнего поля по отношению к кластеру, то в исследуемом порошке вклад в спектр будут давать несколько кристаллитов, резонансные уровни которых находятся при разных резонансных полях Для подтверждения этого, нами было произведено преобразование Фурье для высокочастотных компонент спектра Наличие 10 - 12 мощных гармоник в Фурье-преобразовании указывает на то, что обнаруженный ДС является наложением нескольких эквидестантных спектров с разными амплитудами и частотами Это объясняет температурную зависимость статистических параметров наблюдаемого нами спектра При низких температурах ~ 4 К рост интенсивности ДС с температурой происходит благодаря тому, что вклад в спектр дают все новые и новые спиновые переходы Уменьшение интенсивности ДС при Т > 6 К связано с уменьшением амплитуды линий, отвечающих отдельным переходам Таким образом, обнаруженный ДС отвечает спиновым переходам между энергетическими уровнями кластера Мп,2

Новые гибридные соединения на основе кластеров Мп12 и фотохромных нитрозильных комплексов Яи были исследованы на СКВИД - магнетометре в переменном магнитном поле (АС - измерения) Анализ температурного поведения мнимой части АС - восприимчивости х" новых гибридных соединений (рис 3) позволил определить время релаксации намагниченности То и высоту

потенциального барьера ис,у между спиновыми состояниями, обусловленного расщеплением спиновых уровней в нулевом поле

U и«

и

0,02

0,00

-0,02

-0,04

-1500 -1000 -500 0

н,э

Рис. 1. Фрагмент петли гистерезиса соединения на основе высокоспиновых кластеров [Мп12012(МеС02)|6(Н20)4] и молекул ТМТТР при Т = 4 К

ч 60000- CJ

1 30000-

о HP/IP л

-JOOOO -

Л

J

Jfl ш

.Vi

Т

Ш

Чг

400

800 н, э

1200

Рис 2 Фрагменты спинового резонанса

спектра электронного соединения на основе кластеров [Мп12012(МеС02)|с,(Н20)4] и молекул ТМТТР в области появления дополнительного сигнала, записанного дважды в одинаковых условиях при 5 К

Т"1, К"1

Рис 3 а) Температурные зависимости мнимой части АС - восприимчивости х"> Ь) зависимость времени релаксации намагниченности от обратной температуры (сплошная линия - аппроксимация уравнением Аррениуса) в гибридном молекулярном магнетике [аиШ(еп)2С1]{[Мп,20,2(С6Н5С02),б(Н20)4П2

Для образца [кида(еп)2С1]{[Мп|2012(СбШС02)16(Н20)4П2 время релаксации т0 = 0,62 10'8 с, ие(г= 59,2 К, а для [КиКО(ЫН3)4ОН][Мп,2О,2(СНС12СО2),б(Н2О)4]2"'Т0= 0,19 108 с, 11е1г = 58,5 К Такие же величины иец были получены для не «модифицированных» высокоспиновых кластеров Мп|2 [10] Это указывает на слабую чувствительность ие|т к присутствию нитрозильных комплексов Яи Вместе с тем, присутствие нитрозильных комплексов Ии приводит к изменению времени релаксации намагниченности т0 в три раза

Глава 4. Ферромагнитный резонанс и электрическая проводимость в ориентированных нанопроволоках германия, легированного переходными металлами Gei_xMx (М = Мп, Со)

Исследован набор композитных образцов А1203, содержащих нанопроволоки германия с различным типом и варьируемым содержанием легирующей примеси переходных металлов (хм„ = 0,01, 0,03, 0,05, хСо= 0,01, 0,03). Здесь х - доля атомов магнитной примеси, х = n|mp/nsem, где nsem - концентрация атомов германия, n;mp -концентрация примесных атомов. Нанопроволоки Gei_xMnx синтезированы в порах мембран анодированного оксида алюминия путем использования техники сверхкритической жидкости [4]. Этот метод изготовления нанопроволок позволяет получать ориентированные нанопроволоки с регулируемым диаметром и длиной. Длина нанопроволок L = 60 мкм определяется толщиной мембраны, диаметр d = 60 нм - диаметром нанопор. Нанопроволоки выращены при температуре 500 °С и давлении 37,5 МПа в результате распада в сверхкритическом состоянии С02 дифенилгерманита и дикарбонила марганца. Среднее расстояние между нанопроволоками D = 200 нм (рис. 4).

чмэии нм |

мембрана

Рис. 4. а) Изображение пучка нанопроволок Ge0.99Mn0.01, частично извлеченных из мембраны путем растворения последней, полученное на просвечивающем электронном микроскопе. Отдельная нанопроволока видна с правой стороны пучка, Ь) схема мембраны с нанопроволоками

..1. L = 60 мкм

60 нм

-5000 0 5000

н,э

Рис. 5. Петли гистерезиса ориентированных нанопроволок Geo.99Mno.01 диаметром 60 нм при Т = 300 К (черные символы) и Т = 1,8 К (светлые символы)

Структурные исследования показали, что нанопроволоки Се,.хМпх состоят из поликристаллического германия (рис. 4), легированного ионами марганца Мп2+ и Мп3+. В нанопроволоках Geo.99Mno.01 отсутствуют кластеры Се8Мп1Ь Се5Мп3, ОезМп5. Ниже, говоря о нанопроволоках состава Се|-хМпх, без специальных упоминаний речь пойдет об образце Ge0.99Mn0.01, т.к. ферромагнетизм нанопроволок в отсутствии кластеров представляет наибольший интерес и в настоящее время мало изучен.

В диапазоне температур 1,8 - 300 К наблюдается гистерезис намагниченности нанопроволок Се0-99Мп0>01 с коэрцитивной силой Нс = 600 Э (рис. 5), что

свидетельствует о ферромагнитном упорядочении спинов

Для правильной интерпретации экспериментальных результатов важно знать размерность композитного образца, содержащего нанопроволоки Для этого нужно оценить вклад диполь-дипольного взаимодействия между отдельными нанопроволоками в их магнитные свойства Размерность определяется фактором формы и заполнения, влияющим на коэрцитивную силу и поле анизотропии,

Г = Если I. то имеет место предельный случай двумерной накоплено,

образуемой неразличимыми взаимодействующими нанопроволоками Если Г—» 0, то имеет место случай невзаимодействующих одномерных нанопроволок В нашем случае фактор Г = 0,08, т е исследуемые образцы представляли собой совокупность одномерных невзаимодействующих нанопроволок Зная значение £ и принимая во внимание намагниченность насыщения М5= 5 СГСМ-ед/см3, было определено поле анизотропии нанопроволок На = 20 Э

Спектр ферромагнитного резонанса (ФМР) нанопроволок веоэдМпо 01 состоял из четырех линий (рис 6) Анализ ориентационной зависимости резонансного поля линии 1 спектра ФМР нанопроволок позволил установить, что ось легкого намагничивания направлена вдоль оси нанопроволок при Т= 15 К

н, э

Рис. 6 Спектр электронного спинового резонанса нанопроволок СеоаэМпаш диаметром 60 нм при ориентации постоянного магнитного поля спектрометра вдоль оси нанопроволок, при температуре Т=15 К Цифрами обозначены линии спектра На врезке изображена ассиметричная линия Дайсона 4 при углах 0° и 90° между осью нанопроволок и постоянным магнитным полем спектрометра

Анализ температурных зависимостей резонансного поля и ширин линий, а также данные структурных исследований позволили отнести линии 1, 3 к ФМР в подсистеме ионов Мп3+, линию 2 к ФМР в подсистеме ионов Мп2+ Наличие двух линий, отвечающих одной магнитной подсистеме ионов Мп3+ можно объяснить тем, что в нанопроволоках ориентация спинов управляется обменным взаимодействием и диполь-дипольным взаимодействием Это может приводить к появлению дополнительного пика в спектре ферромагнитного резонанса

Возможно, линия 4 отвечает электронам (дыркам) проводимости Под электронами (дырками) проводимости подразумеваются электроны (дырки) мелких примесных уровней в германии вблизи дна зоны проводимости (потолка валентной зоны) Поэтому эти электроны (дырки) учувствуют в переносе заряда Волновые функции этих носителей заряда конструируют из блоховских функций зоны проводимости Так как концентрация легирующей примеси очень высока ~ 102' см'3 электроны (дырки) уже не локализованы на примеси, а движутся через весь кристалл (примесная проводимость), даже при самых низких температурах Эти носители заряда даже при самых низких температурах ~ 2 К дают сигнал в спектре электронного спинового резонанса

Следующие факты позволяют нам полагать, что линия 4 отвечает парамагнитному резонансу носителей заряда

• линия 4 имеет асимметричную форму Дайсона, характерную для парамагнитного резонанса подвижных носителей заряда,

• отношение положительной части А к отрицательной части В линии 4 зависит от ориентации нанопроволок в резонаторе,

• вариации концентраций примесных ионов не влияют на g - фактор и ширину асимметричной линии 4, что следовало ожидать, если линия 4 отвечала бы парамагнитному резонансу на дефектах структуры, так как дефектность структуры различается при изменении концентрации примесных ионов,

• % - фактор и ширина асимметричной линии 4 близки к литературными данными для линии парамагнитного резонанса носителей заряда в германии (рис 7) [11]

Отличие g - фактора линии 4 от § - фактора свободного электрона обусловлено спин-орбитальным взаимодействием, т к часть времени электроны проводимости локализованы на примесях Нами была обнаружена зависимость g - фактора линии 4 от абсолютного значения спин-орбитального взаимодействия в примесных ионах переходных металлов (рис 7)

Аппроксимируя ассиметричную линию Дайсона 4 выражением, взятым из [12]

&г= а шн, + к(н-нге.) г н, + к(н+нг у

6Н (1Н1 (Н-Нг„)2 + Нь2 (Н + Нге,)2 +ни2 '

ь м"

2,04

2,00-

1,96

поверхностные дефекты

Мп

40

80 120 |Б|, сш'1

160 200

Рис 7 Зависимость эффективных g -факторов асимметричной линии Дайсона в нанопроволоках германия,

легированного Мп, Сг, Ре, Со (светлые символы) от спин-орбитального взаимодействия В Для сравнения приведены $ - факторы примеси переходных металлов (темные символы) в германии [11] Горизонтальные линии отвечают g - факторам поверхностных дефектов в германии и свободных электронов

удалось оценить абсолютное значение удельного сопротивления нанопроволок р -10"3 Ом см при Т = 4 К, что согласуется со значением удельного сопротивления Ge, легированного 1 % примеси переходных металлов [7] (Здесь I = А + В -интенсивность линии, Hres - резонансное поле и HL - ширина линии, к - весовой коэффициент рассеянной СВЧ - мощности)

На рис 8 представлены температурные зависимости удельной микроволновой проводимости о нанопроволок и произведения магнитной восприимчивости

соответствующей линии 4, на температуру Т Наблюдается корреляция в поведении величин уТ и о Таким образом, в спектрах ФМР нанопроволок выявлены два сигнала от ферромагнитной подрешетки локализованных спинов и от проводящей подсистемы

носителей заряда В виду того, что нанопроволоки Ge0 99Mnooi не содержат ферромагнитных кластеров можно утверждать, что ферромагнитной системой являются локализованные спины ионов марганца, диспергированных в германии Обмен между локализованными спинами ионов марганца обменного взаимодействия, обусловленного делокализованными носителями заряда

Представляется интересным сравнение магнитных свойств нанопроволок, легированных марганцем, со свойствами нанопроволок, легированных другими переходными металлами, например Со Синтез нанопроволок Ge^Co, х (х = 0,01, 0,03) проводился при температуре 873 К и давлении 37,5 МПа в сверхкритическом состоянии С02 в процессе распада октакарбонила дикобальта и дифенилгерманита Результаты структурных и химических исследований позволили установить, что нанопроволоки GexCO|.x состоят из поликристаллического германия Атомы кобальта неравномерно распределены в кристаллической решетке, образуя кластеры GeCo в объеме нанопроволок Средняя плотность нанопроволок в мембране составляет 1,5 1012 м"2, что соответствует среднему расстоянию между нанопроволоками D ~ 300 нм Далее без специальных упоминаний имеются в виду образцы Ge0 99Co00i

Исследуемые образцы Ge0 <wCo0 0i ферромагнитны, так как при температуре 4 К наблюдается гистерезис намагниченности образца, коэрцитивная сила Нс = 300 Э (рис 9) В магнитном поле ~ 2 кЭ происходит насыщение намагниченности, а ее значение Ms = 60 СГСМ-ед /см3

Т,К

Рис. 8 Температурные зависимости произведения магнитной восприимчивости, соответствующей линии 4, на температуру хТ и электрической проводимости о ориентированных нанопроволок СеомМпоо! диаметром 60 нм

осуществляется посредством косвенного

и и и

30-

-30

-60

Оо°°&°888 о А»

1 V/

4 ¥

оО°°</ ) евео88°оо°

-2500

0

2500

н, э

Рис 9 Петля гистерезиса нанопроволок Оео9')Соо(и диаметром 60 им при Т = 2 К

Спектр электронного спинового резонанса нанопроволок Ое()90Со0 01 при направлении магнитного поля спектрометра вдоль оси нанопроволок в интервале температур Т = 4 - 140 К состоял из двух линий 1 и 2 (рис 10)

Анализ спектра электронного спинового резонанса позволил разделить две магнитные подсистемы в нанопроволоках ферромагнитная

подсистема, которой отвечает линия ФМР 1, подсистема носителей заряда, которой отвечает ассиметричная линия Дайсона 2

Для нанопроволок СеоиСооо! можно предполагать, что наблюдаемый ФМР соответствует подсистеме ферромагнитных кластеров, обнаруживаемых в нанопроволоках методами рентгеноструктурного анализа Не исключено, что определенный вклад в магнитные свойства нанопроволок могут давать диспергированные ионы Со, связанные косвенным обменным взаимодействием через электроны проводимости

Движение вектора магнитного момента под действием магнитного поля в ферромагнитных образцах описывается уравнением Ландау - Лифшица, учитывающим затухание прецессии магнитного момента образца

зм "аГ

где М - вектор намагниченности образца, у - гиромагнитное отношение, Н - вектор напряженности эффективного магнитного поля, включающий, внешнее постоянное поле спектрометра, поле магнитной анизотропии и размагничивающие поле, а -безразмерный параметр затухания, зависящий от размеров образца, характеризующий диполь - дипольное взаимодействие внутри спиновой системы ферромагнетика и взаимодействие спиновой системы с другими системами (например, с фононами решетки)

Решив уравнение Ландау - Лифшица можно получить выражение для формы линии ФМР при фиксированной частоте микроволнового поля [13], которым и была выполнена аппроксимация линии 1 спектра ФМР (рис 10) Из аппроксимации были найдены резонансное поле и ширина линии 1 спектра ФМР Аппроксимация ориентационной зависимости резонансного поля позволила определить поле анизотропии 400 Э и установить, что ось легкого намагничивания направлена вдоль оси нанопроволок

Аппроксимируя линию Дайсона 2 известным выражением для формы ассиметричной линии (см выше) удалось оценить удельное сопротивление нанопроволок р ~ 10"1 Ом см, что согласуется со значением удельного сопротивления германия, легированного 1 % примеси переходных металлов [7]

Сравнивая магнитные и проводящие свойства нанопроволок СеоотСоосн Се0 9<зМп001 можно сказать, что, несмотря на схожесть их структуры, магнитные свойства их различны Значения намагниченности насыщения, коэрцитивных сил,

= у[М, Н] - а[М, [М, Н]] ,

полей анизотропии На на порядок отличаются. Вероятно, это вызвано тем, что магнитные свойства нанопроволок Ge0.99Mn0.01 обусловлены диспергированными ионами марганца, связанными косвенным обменным взаимодействием, а нанопроволок Се0 9дСо0.01 - ферромагнитными кластерами.

I

2,0х103"| |

2 -2,0x103 -

0 -4,0x103-

1

2 -6,0x103--8,0x103-

0 4000 8000 12000 16000

н, э

Рис. 10. Спектр электронного спинового резонанса ориентированных нанопроволок Ge0.99Co0.01 диаметром 60 нм при ориентации постоянного магнитного поля спектрометра вдоль их осей при температуре 25 К (белая линия 1 - аппроксимация уравнением Ландау-Лифшица). Цифрами обозначены линии спектра. На врезке изображена ассиметричная линия Дайсона 2 при углах 0° и 90° между осью нанопроволок п постоянным магнитным полем спектрометра

Рис. 11. Изображение сферических кластеров Со диаметром 7 нм в полимерной оболочке, полученное на просвечивающем электронном микроскопе

Если сравнивать значения удельного сопротивления нанопроволок, то можно сказать, что они по порядку величины одинаковы. Это означает, что электропроводность нанопроволок обоих типов обусловлена подвижностью зарядов в кристаллической решетке германия. Кластеры СеСо не вносят вклада в электропроводность нанопроволок Ge0.99Co0.01-

Спиновую динамику кластеров СеСо в германиевых нанопроволоках можно моделировать на отдельных кластерах Со в немагнитных оболочках (рис. 11), технология изготовления которых хорошо отработана в ИПХФ РАН. Поэтому для верификации спектра ФМР кластеров веСо в нанопроволоках мы сравнили его со спектром ФМР кластеров Со в полимерной оболочке, обеспечивающей изоляцию частиц друг от друга.

Спектр электронного спинового резонанса в кобальтовых кластерах при температурах Т = 8 - 290 К представлял собой линию большой ширины ДНРР, типичной для ферромагнитного резонанса формы (рис. 12). Спектры электронного спинового резонанса, полученные при нарастании и убывании магнитного поля развертки спектрометра, не совпадают, т.е. наблюдается гистерезис микроволнового поглощения (рис. 13), что свидетельствует о наличии внутреннего поля в образце и

остаточной намагниченности Следовательно, в образце наблюдался ФМР Другим доказательством этого факта является петля гистерезиса с коэрцитивной силой на уровне 100 Э (рис 14)

Н,Э

Рис 12 Спектр ФМР кластеров Со диаметром 7 нм в полимерной оболочке при Т = 4 К (линия 1) Сплошной белой линией показана аппроксимация уравнением Ландау Лифшица, описывающим спектр

ферромагнитного резонанса Линия 2 -спиновый резонанс в полимерной оболочке

н,э

Рис 13. Участки спектров ФМР при Т = 293 К кобальтовых кластеров диаметром 7 нм в полимерной оболочке, полученные при нарастании и убывании магнитного поля развертки спектрометра

Согласно модели Стонера - Вольфарта, спины атомов, образующих кластер, могут вращаться не только когерентно под действием внешнего магнитного поля, но и более сложно, образуя спиновые моды - "вихри" намагниченности По этой модели поле анизотропии 3 Нс < На < 3,5 Нс Таким образом, зная величину коэрцитивной силы Нс= 100 Э, оценим величину поля анизотропии ~ 300 - 350 Э

Константа анизотропии Кеп, определяется вкладом двух составляющих -константой объемной анизотропии КуИ константой поверхностной анизотропии К5 Вычислим значение ^г из уравнения На = К,.«- / М5, зная намагниченность насыщения = 60 СГСМ-ед/см3, и величину поля анизотропии Кей = 0,5 107 эрг/см3

Из уравнения Кегг= Ку + 6 К5 / с), где ё - диаметр кластера, и в соответствии с тем, что объемная анизотропия Ку для кластеров переходных металлов практически совпадает со значением константы магнитной анизотропии для макромолекулярного образца, определим константу поверхностной анизотропии К8 = 0,17 эрг/см* Теоретические оценки константы поверхностной анизотропии для кластеров переходных металлов дают от 0,1 до нескольких единиц эрг/см2

Ферромагнитные кластеры при определенной температуре (температуре блокирования) переходят в суперпарамагнитное состояние Оценим температуру

К V

блокирования Ть, используя уравнение Ть = ——, где V - объем наночастиц, кв -

25ки

постоянная Больцмана Для кластеров диаметром ~ 7 нм температура блокирования Ть ~700 К

60-.

2 40-

о

е? 20-

0-

и

и -20-

и

2 -40-

-60-1

-0,4

0,4

-0,2 0,0 0,2 Н, Тл

Рис. 14. Петля гистерезиса при температуре 250 К кластеров кобальта диаметром 7 полимерной оболочке

нм

Рис. 15. Изображение поперечного сечения ионно-имплантированной пленки Geo.wMnn.o4, полученное на просвечивающем электронном микроскопе

Таким образом, сравнивая результаты магнитных исследований кластеров кобальта и нанопроволок германия, легированного кобальтом, удалось установить, что: спектры ФМР в обоих материалах сходны, хотя время релаксации спиновых возбуждений сильно различается. Значения намагниченности насыщения близки, как и коэрцитивные силы. Совокупность этих фактов указывает на то, что ФМР и гистерезис намагниченности нанопроволок германия, легированного кобальтом, обусловлен в основном ферромагнетизмом кластеров веСо.

Глава 5. Электронный спиновый резонанс - магнитоеопротивление в тонких пленках Се^Мп^

и микроволновое

Тонкие пленки ОехМп1_х (х = 0,02, 0,04, 0,08) были изготовлены методом ионной имплантации ионов МгГ в монокристаллическую подложку ве (100) [5]. Глубина проникновения ионов марганца составляла 120 нм и имела квазигауссов профиль. По данным структурных исследований полученные образцы представляли собой кристаллический германий с диспергированными в нем ионами марганца и содержат кластеры Мп50е3 диаметром от 9,5 нм. Удельное электрическое сопротивление пленок ~ I - 10 Ом • см при Т = 290 К в нулевом магнитном поле.

Можно выделить наличие двух магнитных подсистем: кристаллическая решетка германия, содержащая растворенные ионы Мп и кластеры Мп50е3(рис. 15). Эти две подсистемы имеют различные температуры Кюри (рис. 16). Для подсистемы кластеров Се3Мп5 температура Кюри Тсз = 290 К, для подсистемы кристаллического германия с диспергированными ионами марганца Тп = 15 К. Кроме того, на температурной зависимости магнитного момента (рис. 16) имеется еще один переход при температуре Тез = 60 К. Этот переход может отвечать аморфным преципитатам ОеМп.

Спектр спинового резонанса ионно-имплантированной пленки Ое0.%Мп004 при температурах Т < 60 К содержит три линии (рис. 17). Магнитная восприимчивость тонкой пленки на несколько порядков превышает расчетное значение. При Т > 60 К

кластеры

9,0x10 -

Ч а>

^ 6,0x104

и и

Ч 3,0x10'

Тез

50 100

150 200

т,к

250 300

Рис 16 Зависимости магнитного момента М пленки Ое<)9бМпоо4 от температуры при ориентации магнитного поля Н = 1 кЭ перпендикулярно плоскости пленки - светлые символы и вдоль плоскости пленки - темные символы

1200

линии 1-3 перестают наблюдаться в спектре Как раз при 60 К на температурной зависимости магнитного

момента имеется излом, который соответствует

магнитному переходу в образце Электронный спиновый

резонанс при температурах Т < 60 К может соответствовать спиновым волнам Для спин -волнового резонанса в случае параболического градиента намагниченности тонкой пленки зависимость резонансного поля линии п определяется уравнением

(Г> 800

(Л

о

аз" 400

э.

Н =Н„

с!"

где

а

константа обменной жесткости, с! -толщина пленки Это уравнение достаточно точно описывает зависимость резонансного поля от номера пика (рис 17) Из этой аппроксимации мы определили константу обменной жесткости Бех « 106 Э см2

При температурах Т > 200 К происходит резкое изменение спектра

электронного спинового резонанса образца (рис 18) Видно, что резонансные линии лежат на нелинейном фоне Наблюдаемый нелинейный фон превышает фон спектрометра на несколько порядков и отвечает микроволновому магнитосопротивлению (МС) в пленке Это было проверено путем сравнения нелинейного фона МС при двух частотах СВЧ -поля 10 ГГц и 24 ГГц

МС было аппроксимировано (рис 18) суммой <№/с1Н=А( 1 -ехр(В Нш))+С Нр, где А, В - не зависящие от поля коэффициенты, С - константа Анализ коэффициентов т(0) и р(0), отражающих физическую природу МС, указывает на то, что микроволновое МС является суперпозицией двух составляющих Первая обусловлена зеемановским расщеплением уровней носителей заряда, локализованных вблизи уровня Ферми Эти уровни вырождены в нулевом магнитном поле Внешнее магнитное поле вызывает расщепление и смещение этих

П

Рис. 17 Зависимость резонансного поля Нге5 от номера пика п в пленке Ое()9г,Мпоо4 при Т = 5 К Сплошная линия - функция, описанная в тексте На вставке показаны положения резонансных пиков при Т = 5 К Магнитное поле перпендикулярно пленке

уровней, в результате которого изменяется подвижность и плотность носителей заряда на уровне Ферми Вторая - классическое МС Лоренца, которое обусловлено орбитальным движением зарядов в магнитном поле

Как было показано ранее [14] по положению минимума на кривой с!Р/с1Н(Н) нерезонансного фона МС можно оценить длину фазовой релаксации носителей заряда При высоких температурах длина фазовой релаксации носителей заряда Ь = 70 нм, что больше среднего расстояния между кластерами Се5Мп3, равного 42 нм Более того, длина фазовой релаксации носителей заряда больше среднего размера кластера, что указывает на то, что наблюдаемое микроволновое МС не связано с электропроводностью кластеров

Важно, что микроволновое МС не было обнаружено в квазиодномерных нанопроволоках того же состава Это указывает на то, что микроволновое магнитосопротивление в системе ве Мп чувствительно к ограничениям размерности, а не к дефектам структуры материала

15000

Рис 18. Спектр ферромагнитного резонанса тонкой пленки ОеообМпощ при Т = 262 К Магнитное поле параллельно пленке Сплошной линией показана аппроксимация спектра четырьмя лоренцевыми линиями и нелинейным сигналом магнитосопротивления, как описано в тексте

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

• Установлено, что присутствие молекул ТМТТР приводит к уменьшению коэрцитивной силы высокоспинового комплекса марганца, присутствие нитрозильных комплексов Я и приводит к изменению времени релаксации намагниченности высокоспинового комплекаса марганца, но не изменяет высоту потенциального барьера между спиновыми состояниями, обусловленного расщеплением спиновых уровней в нулевом поле

• Разделены вклады в магнитную восприимчивость в нанопроволоках германия, легированного Мп (хМп = 0,01, 0,03, 0,05) и Со (хСо = 0,01, 0,03), от магнитоупорядоченной подсистемы и подсистемы носителей заряда

• Обнаружено, что при 70 К в нанопроволоках германия, легированного марганцем с концентрацией х = 0,01, 0,03, 0,05 происходит резкое изменение магнитного состояния, что приводит к изменению параметров спектра электронного спинового резонанса во всех подсистемах кристалла В том числе, это приводит к уменьшению времени спиновой релаксации носителей заряда

• Обнаружена корреляция между микроволновой электрической проводимостью и магнитной восприимчивостью нанопроволок германия, легированного марганцем с концентрациями х = 0,01, 0,03 и 0,05

• Установлено, что при высоких температурах (Т = 220 - 300 К) в пленках германия, имплантированного марганцем с концентрациями х = 0,02, 0,04 и 0,08, резонансные пики соответствуют ферромагнитным кластерам M^Ge^ Низкотемпературный спиновый резонанс (Т = 4 - 60 К) отвечает спин -волновому резонансу

• Экспериментально установлено, что микроволновое магнитосопротивление в пленках германия, имплантированного марганцем с концентрациями 0,02, 0,04 и 0,08, состоит из двух основных компонент положительное классическое лоренцево магнитосопротивление и отрицательное магнитосопротивление, возникающее из-за зеемановского расщепления локализованных состояний вблизи уровня Ферми

• Проанализирована полевая зависимость магнитосопротивления пленок германия, имплантированного марганцем с концентрациями х = 0,02, 0,04 и 0,08, что позволило оценить длину релаксации фазы носителей заряда, которая увеличивается от 70 нм до 350 нм при понижении температуры от 300 К до 4 К

• При переходе от квазидвумерной к квазиодномерной системе Ge Мп обнаружено подавление микроволнового магнитосопротивления, что свидетельствует о влиянии ограничения размерности на спин - зависимое рассеяние носителей заряда в системе Ge Мп

Основное содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях

1 Моргунов Р Б , Tanimoto Y , Дмитриев А И , Берлинский В JI Микроволновой отклик на магнитный фазовый переход в молекулярном магнетике на основе кластеров [МппОпСМеСОгЭюШгО^] и молекул TMTTF // Физика твердого тела, 2007, Т 49, выи 5, с 945-950

2 Р Б Моргунов, А И Дмитриев, Y Tanimoto, И Б Кленина, О L Kazakova, J S Kulkarni, JD Holmes Магнитный резонанс в нанопроволоках Ge099Mn00i Н Физика твердого тела, 2007, Т 49, вып 2, с 285-290

3 R В Morgunov, А 1 Dmitriev, Y Tanimoto, J S Kulkarni, J D Holmes, О L Kazakova Electron Spin Resonance in Ge Nanowires Doped With Mn // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2007, Volume 310, Issue 2, Part 3, p 824-826

4 Моргунов P Б , Дмитриев А И , Джардималиева Г И , Помогайло А Д , Розенберг А С, Tanimoto Y , Leonowicz М, Sowka Е Ферромагнитный резонанс кобальтовых наночастиц в полимерной оболочке // Физика твердого тела, 2007, Т 49, вып 8, с 1436-1441

5 Р Б Моргунов, А И Дмитриев, Y Tanimoto, О L Kazakova, J S Kulkarni, J D Holmes Спиновая динамика в ориентированных ферромагнитных нанопроволоках Ge099Co0 о://Физика твердого тела, 2008, Т 50, вып 6, с 657663

6 Дмитриев А И , Казакова А В , Кущ Н Д, Моргунов Р Б , Ягубский Э Б Шумоподобные спектры ЭПР в молекулярном магнетике на основе кластеров Мп12// Сборник тезисов III Международной конференции "Высокоспиновые молекулы и молекулярные магнетики", Иваново, 2006, с 39

7 Моргунов Р Б, Tanimoto Y, Дмитриев А И Генерация шумоподобных спектров в СВЧ диапазоне при магнитном переходе в соединении на основе TMTTF и Мпп // Сборник тезисов XVIII Всероссийского симпозиума «Современная химическая физика», Туапсе, 2006, с 89

8 РБ Моргунов, А И Дмитриев, О L Kazakova Спиновая динамика в ID и 2D наноструктурах магнитных полупроводников // Сборник тезисов XIX Всероссийского симпозиума «Современная химическая физика», Туапсе, 2007, с 51

9 R Morgunov, A Dmitriev, Y Tanimoto, J S Kulkarni, J D Holmes, О L Kazakova, L Ottaviano, M Passacantando Magnetic properties of oriented nanowires and thin films of magnetic semiconductors // Book of abstract of VII Voevodsky conference «Physics and chemistry of elementary chemical processes», Chernogolovka, 2007, p 166

10 R Morgunov, Y Tanimoto, A Dmitriev, I Klenina, О Kazakova, J S Kulkarni, J D Holmes Ferromagnetic resonance in Ge Mn nanowires // Book of abstract International conference on magnetism, Kyoto, Japan, 2006, p 60

11 R Morgunov, A Dmitriev, Y Tanimoto, О Kazakova Magnetic field effects on

spin-dependent scattering of charge carriers in ID and 2D nanostructures of magnetic diluted semiconductors // Book of abstract International conference on magnetism, Hiroshima, Japan, 2007, p 80

12 А И Дмитриев, P Б Моргунов Магнитный резонанс в нанопроволоках Gei хМпх// Сборник тезисов XXIV Всероссийского симпозиума по химической кинетике, Москва, 2006, с 28

13 А И Дмитриев, РБ Моргунов Магнитные свойства ориентированных

нанопроволок магнитных полупроводников // Сборник тезисов XXV Всероссийского симпозиума по химической кинетике, Москва, 2007, с 15

14 Dmitriev АI, Morgunov R, Tanimoto Y Unusual ESR signal in Mn12 and

TMTTF based compound // Book of abstract I Russian - Japanese symposium «Molecular and Biophysical Magnetoscience», Orenburg, 2006, p 31

15 Morgunov RB, Dmitriev AI, Y Tanimoto, IB Klenina, О L Kazakova, JS

Kulkarni, J D Holmes Electron Spin Resonance in Ge nanowires doped with transition metals // Book of abstract I Russian - Japanese symposium «Molecular and Biophysical Magnetoscience», Orenburg, 2006, p 33

16 Dmitriev AI, Morgunov R, Tanimoto Y Spin dynamics in ID and 2D

nanostructures of magnetic semiconductors // Book of abstract II Russian -Japan symposium «Biophysical magnetoscience», Orenburg, 2007, p 39

17 P Б Моргунов, А И Дмитриев, Y Tanimoto, О Kazakova, J S Kulkarni, J D

Holmes Магнитные свойства ориентированных нанопроволок и нанопленок магнитных полупроводников // Сборник трудов Международного симпозиума «Физика и химия процессов, ориентированных на создание новых наукоемких технологий, материалов и оборудования», Черноголовка, 2007, с 207

18 Morgunov RB, Dmitriev AI Electron spin resonance and microwave

magnetoresistance in ID and 2D Ge Mn nanostructures // Book of abstract 3rd International Conference «Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields», Tokyo, Japan, 2008, p 55

19 Дмитриев А И Наноструктуры разбавленных магнитных полупроводников -будущее спинтроники // Сборник трудов Международной научной конференции «Ломоносов-2008», Москва, 2008, с 205

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Morgunov R, Farle М , Passacantando М, Ottaviano L, Kazakova О Electron spin resonance and microwave magnetoresistance in Ge Mn thin films // Phys Rev B, 2008, Volume 77, p 114824-114833

2 Kazakova О, Morgunov R, Kulkarni J Effect of magnetic defects and dimensionality on the spin dynamics of GeMn systems Electron spin resonance measurements//Phys Rev B, 2008, Volume 77, p. 235317-235322

3 Моргунов P Б, Farle M, Kazakova О L Микроволновое магнитосопротивление и электронный спиновый резонанс в тонких пленках и нанопроволоках Ge Mn // ЖЭТФ, 2008, Т 133, вып 6, с 1-15

4 J S Kulkarni, О Kazakova, D Erts, M Morris, MT Shaw, JD Holmes Structural and magnetic characterization of Ge099Mn00i nanowire arrays // Chem Mater, 2005, № 17, p 3615-3619

5 L Ottaviano, M Passacantando, A Verna Direct structural evidences of Mn dilution m Ge // J Appl Phys , 2006, № 100, p 063528-063529

6 О Kazakova, J S Kulkarni, J D Holmes, S О Demokritov Room-temperature ferromagnetism in Gej_xMnx nanowires // Phys Rev В, 2005, Volume 72, p 094415-094420

7 A P Li, J F Wendelken, J Shen, С Feldman, J R Thompson, H H Watering Magnetism in MnxGei_x semiconductors mediated by impurity band carriers // Phys Rev В , 2005, Volume 72, p 195205-195214

8 M N Leuenberger, D Loss Quantum computing in molecular magnets // Nature, 2001, № 410, p 789-793

9 Ч Пул Техника ЭПР спектроскопии М Мир, 1970, с 558

10 R Sessoli, Н L Tsai, A R Schake, S Wang, J В Vincent, К Folting, D Gatteschi,

G Ghristou, D N Hendrickson High-spin molecules [Мп12012(СНзС00),б(Н20)4]//J Am Chem Soc , 1993, № 115, p 1804-1816

11 СИ Рембеза Парамагнитный резонанс в полупроводниках М Металлургия,

1988, с 176

12 М Peter, D Shaltiel, JH Wernick, HJ Williams, J В Mock, RC Sherwood

Paramagnetic Resonance of S-State Ions in Metals // Phys Rev., 1962, Volume 126, p 1395- 1402

13 R Berger, J Bissey, J Kliava Lineshapes in magnetic resonance spectra//J Phys

Condens Mater, 2000, Volume 12, p 9347-9360

14 AI Veinger, A G Zabrodsku, T V Tisnek Anomalous positive microwave magnetoresistance of compensated Ge Ga near the metal - insulator transition // Phys Stat Sol (b), 2002, Volume 230, Issue l,p 107-111

Заказ № 21/07/08 Подписано в печать 15 08 2008 Тираж 150 экз Уел пл 1,25

ООО "Цифровичок", тел (495) 797-75-76, (495) 778-22-20 \v\vw с/г ги, е-тай ¡п/о@с/г т

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Одномолекулярные магниты.

1.1.1. Резонансное туннелирование намагниченности и квантовый гистерезис в высокоспиновых кластерах переходных металлов.

1.2. Наноструктуры ферромагнитных полупроводников.

1.2.1. Ферромагнитное упорядочение в полупроводниках.

1.2.2. Нанопроволоки ферромагнитных полупроводников.

1.2.3. Специфика статических и высокочастотных динамических магнитных свойств нанопроволок.

1.2.4. Тонкие пленки ферромагнитных полупроводников.

1.2.5. Специфика статических и высокочастотных динамических магнитных и электропроводящих свойств тонких пленок ферромагнитных полупроводников.

1.2.6. Магнитосопротивление ферромагнитных полупроводников.

1.3. Спиновое упорядочение в ферромагнитных кластерах.

1.3.1. Модели Стонера - Вольфарта и Нееля — Брауна.

1.3.2. Суперпарамагнетизм.

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Определение магнитных характеристик веществ методом СКВИД— магнетометрии.

2.2. Исследование динамики коллективных спиновых возбуждений методом электронного спинового резонанса.

2.3. Измерение микроволновой электрической проводимости и микроволнового магнитосопротивления в резонаторе ЭПР -спектрометра.

2.4. Исследуемые образцы (приготовление и аттестация).

Глава 3. СПИНОВАЯ ДИНАМИКА В ГИБРИДНЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ

МАГНЕТИКАХ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОСПИНОВЫХ КЛАСТЕРОВ МАРГАНЦА.

3.1. Электронный спиновый резонанс в молекулярном магнетике на основе высокоспиновых кластеров Мп^ и молекул

ТМТТБ.

3.2. Время спиновой релаксации и высота энергетического барьера в молекулярных магнетиках на основе высокоспиновых кластеров Мп12 и нитрозильных комплексов рутения.

Глава 4. ФЕРРОМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС И ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ

ПРОВОДИМОСТЬ В ОРИЕНТИРОВАННЫХ НАНОПРОВОЛОКАХ ГЕРМАНИЯ, ЛЕГИРОВАННОГО ПЕРЕХОДНЫМИ МЕТАЛЛАМИ Ое!.хМх (М = Мп, Со).

4.1. Нанопроволоки Ое1хМпх.

4.1.1. Статические и высокочастотные динамические магнитные свойства нанопроволок Ое1хМпх.

4.1.2. Микроволновая электрическая проводимость нанопроволок Ое!.хМпх.

4.2. Нанопроволоки Ое1хСох.

4.2.1. Статические и высокочастотные динамические магнитные свойства нанопроволок Ое1.хСох.

4.2.2. Микроволновая электрическая проводимость нанопроволок ОеЬхСох.

4.3. Ферромагнитный резонанс в кластерах кобальта в полимерной оболочке.

Глава 5. ЭЛЕКТРОННЫЙ СПИНОВЫЙ РЕЗОНАНС И МИКРОВОЛНОВОЕ МАГНИТОСОПРОТИВЛЕНИЕ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ Ое!хМпх.

5.1. Спин- волновой резонанс.

5.2. Микроволновое магнитосопротивление.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.

Актуальность работы

Открытие семейства кластеров Мп]2 в 90 - ые годы привело к развитию физики высокоспиновых молекул. Интерес к ним велик как в фундаментальной науке (необычные мезоскопические магнитные свойства в масштабе одной молекулы), так в практическом применении (спинтроника, квантовые компьютеры). В настоящее время одним из наиболее активно развивающихся направлений в молекулярном магнетизме является дизайн гибридных материалов, магнитные свойства которых зависят от электрического тока, пропускаемого через образец, или освещенности образца. Для решения задачи синтеза гибридных функциональных соединений в лаборатории профессора Э.Б. Ягубского ИПХФ РАН был использован комбинаторный подход, который заключается в сочетании в одной кристаллической решетке молекулярных строительных блоков, ответственных за электропроводность (оптическую активность) и магнетизм. В качестве магнитной подсистемы использованы высокоспиновые кластере Mrijo. Электропроводящую подрешетку образуют молекулы тетраметилтетратиофульвалена (TMTTF). Оптически активную -нитрозильные комплексы рутения. Нами впервые были исследованы магнитные свойства этих соединений.

Очевидные трудности интегрирования вышеупомянутых образцов в современную полупроводниковую электронику (легкоплавкость, гигроскопичность, трудности в изготовлении омических контактов) стимулируют поиск альтернативных функциональных неорганических полупроводниковых твердых тел. В качестве таких материалов в течение последнего десятилетия рассматривались полупроводники III, V групп, легированные переходными металлами. Из недавних обзоров на эту тему следует, что, например, GaN или GaAs:Mn, хотя и обладают нужными на практике свойствами (магнитосопротивлением, переключением магнитных состояний электрическим током и т.п.), но демонстрируют магнитное упорядочение при весьма низких температурах 2 - 100 К. Поэтому в последние годы исследователи обратились к полупроводникам IV группы (81 и Ое) [1-3]. Как правило, основной вклад в магнитную восприимчивость таких полупроводников дают кластеры сплавов, которые образуются в полупроводниках при высоких концентрациях примеси. Магнетизм такого рода давно известен и хорошо изучен.

Для решения проблемы агрегации примесных атомов переходных металлов в кластеры были развиты два пути. Использование ионной имплантации, позволяющей избежать диффузии примеси в кластеры, и создание наноструктур, поверхностная энергия которых вносит существенный вклад в баланс межатомных взаимодействий и кинетику диффузии. Эти два метода открывают дополнительные возможности для регулирования условий кластерообразования и его подавления в 81 и Ое [4, 5]. Конечно, эти методы имеют и самостоятельный интерес для развития наноэлектроники «цифровых» сплавов и новой области наноструктур магнитных полупроводников. Кроме того, наноструктурирование германия увеличивает растворимость примеси переходных металлов в его кристаллической решетке до желаемых 1 - 2 %, обеспечивающих магнитоупорядоченное состояние. В нанопроволоках германия, легированного переходными элементами, температура Кюри становится высокой ~ 320 К [6]. Детальные исследования таких наноструктур показывают, что в них возможны новые типы магнитных возбуждений, новые закономерности переноса электрического заряда и спина и, главное, взаимосвязанное поведение намагниченности и проводимости, обеспечивающее эффекты переключения намагниченности электрическим током [7]. В связи с этим практическая важность наноструктур высокотемпературных ферромагнитных полупроводников не вызывает сомнений. В настоящее время имеются лишь предварительные попытки экспериментального исследования магнитных свойств легированных полупроводников на основе кремния и германия. Поэтому экспериментальное исследование магнитных свойств таких материалов позволит приблизиться к пониманию физической природы высокотемпературного магнитного упорядочения в наноструктурах магнитных полупроводников и причин влияния ограничений размерности на их магнитные свойства и электропроводность.

Цель работы

Установление взаимосвязи между спиновой динамикой и высокочастотными магнитными и электрическими свойствами новых гибридных молекулярных магнетиков на основе высокоспиновых кластеров марганца и германиевых наноструктур (пленок Се, имплантированного Мп, и нанопроволок ве, легированного Мп, Со). Обнаружение влияния ограничений размерности на магнитные и электрические свойства полупроводниковых наноструктур.

Исследования были сосредоточены на решении следующих задач:

• разделение вкладов локализованных спинов и спинов носителей заряда в магнитную восприимчивость нанопроволок германия, легированного марганцем и кобальтом;

• анализ роли размерности наноструктур магнитных полупроводников в их магнитных и электропроводящих свойствах;

• поиск магниторезистивных эффектов в наноструктурах германия, легированного переходными металлами;

• определение коэрцитивной силы, высоты потенциального барьера между спиновыми состояниями, обусловленного расщеплением спиновых уровней в нулевом поле и времени релаксации намагниченности гибридных молекулярных магнетиков на основе высокоспиновых комплексов марганца, а также выявление роли его окружения (молекулы ТМТТР, нитрозильные комплексы Ли).

Научная новизна

В данной работе проведены исследования статических и высокочастотных динамических магнитных и электропроводящих свойств наноструктур германия, легированного переходными металлами (квазиодномерных нанопроволок и квазидвумерных тонких пленок) одинакового состава и с одинаковым количеством примесных ионов. Анализ данных, полученных в данной работе, и их сравнение с литературными данными позволили установить, что ограничение размерности ведет к увеличению температуры ферромагнитного упорядочения в наноструктурах германия, легированного переходными металлами. Кроме того, обнаружено, что при переходе от квазидвумерной к квазиодномерной системе Се:Мп происходит подавление микроволнового магнитосопротивления, что свидетельствует о влиянии ограничений размерности на спин - зависимое рассеяние носителей заряда в системе Се:Мп.

Практическая значимость

В настоящее время актуален поиск путей развития электроники, предусматривающих миниатюризацию (наноэлектроника) и новые принципы работы ее элементов (спинтроника). Практический интерес к молекулярным магнетикам на основе высокоспиновых кластеров переходных металлов обусловлен их замечательным свойством - молекулярной бистабильностью. Это означает, что магнитная молекула может находиться в двух состояниях с противоположным направлением магнитного момента. Переходы между этими состояниями могут быть индуцированы магнитным полем. Т.е. такая молекула представляет собой естественный запоминающий элемент. Для характерного расстояния между молекулами ~ 10 нм плотность записи информации в такой молекулярной памяти составляла бы десятки Тбит/см . Интерес к молекулярным наномагнетикам для практических применений (молекулярная магнитная наноэлектроника, квантовые компьютеры, устройства записи и хранения информации) [8] ограничивается проблемой записи и считывания информации, которую, казалось бы, можно решить, если химически связать кластер с фотохромным или электропроводящим блоком. Но даже если удастся решить проблему записи и считывания информации, остается еще одна трудность — конечное время хранения информации. При температуре 1,5 К о время магнитной релаксации в системе Mni2, достигая 10 с, все же оказывается недостаточным для современных компьютеров. Коммерческие образцы магнитных дисков могут хранить информацию ~ 100 лет (109 - Ю10с).

Высокую плотность записи информации могут обеспечить также германиевые нанопроволоки в диэлектрических мембранах, совместимые с существующей электроникой. Корреляция магнитных и электропроводящих свойств, обнаруживаемая в таких материалах, позволит перейти к MRAM -памяти (magnetice random-access memory - магниторезистивная память с произвольным доступом), в которой отсутствуют механически движущиеся элементы, что позволяет сократить скорость чтения и записи информации. На основе нанопроволок могут быть созданы сверхчувствительные электрометрические и тензометрические элементы и т.д. Обнаруженные в нанопроволоках и тонких пленках явления распространения спиновых волн могут служить физической основой для создания спинтронных приборов нового поколения, основанных на размерных эффектах.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты:

• результаты исследований нанопроволок, тонких пленок германия, легированного переходными металлами и гибридных молекулярных магнетиков методом электронного спинового резонанса;

• результаты определения статических магнитных характеристик (температуры Кюри, коэрцитивной силы, намагниченности насыщения) нанопроволок, тонких пленок германия, легированного переходными металлами и гибридных молекулярных магнетиков методом СКВИД -магнетометрии;

• результаты измерений микроволнового магнитосопротивления нанопроволок и тонких пленок германия, легированного переходными металлами в резонаторе ЭПР - спектрометра.

Личный вклад автора

Автором диссертационной работы были проведены измерения температурных и полевых зависимостей намагниченности образцов на СКВИД - магнетометре, получены спектры электронного спинового резонанса образцов на ЭПР - спектрометре, обработаны и проанализированы экспериментальные данные в программных пакетах Origin, Mathematica, WinEPR. Подготовлены публикации по теме диссертации.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на XXIV и XXV Всероссийских симпозиумах по химической кинетике (г. Москва, 2006, 2007), XVIII и XIX Всероссийских симпозиумах «Современная химическая физика», (г. Туапсе, 2006, 2007), III Международной конференции «Высокоспиновые молекулы и молекулярные магнетики» (г. Иваново, 2006), International conference on magnetism (Kyoto, Japan, 2006), International conference on magneto-science (Hiroshima, Japan, 2007), I и II Русско-Японских симпозиумах «Магнитные явления в физикохимии молекулярных систем» (г. Оренбург, 2006, 2007), VII Voevodsky conference «Physics and chemistry of elementary chemical processes» (г. Черноголовка, 2007), 3rd International Conference «Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields» (Tokyo, Japan, 2008), Международной научной конференции «Ломоносов-2008» (Москва, 2008).

Автор диссертации является призером конкурса молодых ученых, проводимого в рамках XXV Всероссийского симпозиума по химической кинетике и I Всероссийской олимпиады по нанотехнологиям «Нанотехнологии - прорыв в будущее», организованной МГУ.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 статей в отечественных и зарубежных журналах, рекомендованных ВАК и 14 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Установлено, что присутствие молекул ТМТТР приводит к уменьшению коэрцитивной силы высокоспинового комплекса марганца; присутствие нитрозильных комплексов Яи приводит к изменению времени релаксации намагниченности высокоспинового комплекаса марганца, но не изменяет высоту потенциального барьера между спиновыми состояниями, обусловленного расщеплением спиновых уровней в нулевом поле. Разделены вклады в магнитную восприимчивость в нанопроволоках германия, легированного Мп (хМп = 0,01, 0,03, 0,05) и Со (хСо = 0,01, 0,03), от магнитоупорядоченной подсистемы и подсистемы носителей заряда. Обнаружено, что при 70 К в нанопроволоках германия, легированного марганцем с концентрацией х = 0,01, 0,03, 0,05 происходит резкое изменение магнитного состояния, что приводит к изменению параметров спектра электронного спинового резонанса во всех подсистемах кристалла. В том числе, это приводит к уменьшению времени спиновой релаксации носителей заряда.

Обнаружена корреляция между микроволновой электрической проводимостью и магнитной восприимчивостью нанопроволок германия, легированного марганцем с концентрациями х = 0,01, 0,03 и 0,05. Установлено, что при высоких температурах (Т = 220 - 300 К) в пленках германия, имплантированного марганцем с концентрациями х = 0,02, 0,04 и 0,08, резонансные пики соответствуют ферромагнитным кластерам Мп50е3. Низкотемпературный спиновый резонанс (Т = 4 - 60 К) отвечает спин - волновому резонансу.

Экспериментально установлено, что микроволновое магнитосопротивление в пленках германия, имплантированного марганцем с концентрациями 0,02, 0,04 и 0,08, состоит из двух основных компонент: положительное классическое лоренцево магнитосопротивление и отрицательное магнитосопротивление, возникающее из-за зеемановского расщепления локализованных состояний вблизи уровня Ферми.

• Проанализирована полевая зависимость магнитосопротивления пленок германия, имплантированного марганцем с концентрациями х = 0,02, 0,04 и 0,08, что позволило оценить длину релаксации фазы носителей заряда, которая увеличивается от 70 нм до 350 нм при понижении температуры от 300 К до 4 К.

• При переходе от квазидвумерной к квазиодномерной системе Ое:Мп обнаружено подавление микроволнового магнитосопротивления, что свидетельствует о влиянии ограничения размерности на спин - зависимое рассеяние носителей заряда в системе Ое:Мп.

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю доктору физико-математических наук Р.Б. Моргунову за постоянное внимание к работе, поддержку и помощь на всех этапах ее выполнения.

Автор искренне признателен своим соавторам: научному сотруднику Национальной физической лаборатории Великобритании, доктору O.JI. Казаковой и заведующему Лабораторией синтетических металлов ИПХФ РАН, доктору химических наук, профессору Э.Б. Ягубскому за предоставленные образцы и частые стимулирующие обсуждения.

1. Morgunov R., Farle M., Passacantando M., Ottaviano L., Kazakova O. Electron spin resonance and microwave magnetoresistance in Ge:Mn thin films // Phys. Rev. B, 2008, Volume 78, p. 045206-045214.

2. Kazakova O., Morgunov R., Kulkarni J. Effect of magnetic defects and dimensionality on the spin dynamics of GeMn systems: Electron spin resonance measurements // Phys. Rev. B, 2008, Volume 77, p. 235317-235322.

3. Моргунов Р.Б., Farle M., Kazakova O.L. Микроволновое магнитосопротивление и электронный спиновый резонанс в тонких пленках и нанопроволоках Ое:Мп//ЖЭТФ, 2008, Т. 134, вып. 1(7), с. 141-155.

4. J. S. Kulkarni, О. Kazakova, D. Erts, М. Morris, М.Т. Shaw, J.D. Holmes. Structural and magnetic characterization of Ge0.99Mn0.01 nanowire arrays // Chem. Mater., 2005, № 17, p. 3615-3619.

5. L. Ottaviano, M. Passacantando, A. Verna. Direct structural evidences of Mn dilution in Ge // J. Appl. Phys., 2006, № 100, p. 063528-063529.

6. O. Kazakova, J.S. Kulkarni, J. D. Holmes, S.O. Demokritov. Room-temperature ferromagnetism in GeixMnx nanowires // Phys. Rev. В., 2005, Volume 72, p. 094415-094420.

7. A. P. Li, J. F. Wendelken, J. Shen, C. Feldman, J. R. Thompson, H. H. Weitering. Magnetism in MnxGeix semiconductors mediated by impurity band carriers // Phys. Rev., 2005, Volume 72, p. 195205-195214.

8. M.N. Leuenberger, D. Loss. Quantum computing in molecular magnets // Nature, 2001, №410, p. 789-793.

9. T. Lis. Preparation, structure, and magnetic properties of dodecanuclear mixedvalence manganese carboxylate // Acta Crystallogr. B, 1980, № 36, p. 2042-2046.

10. R. Sessoli, D. Gatteschi, A. Caheschi, M.A. Novak. Magnetic bistability in metalion cluster//Nature, 1993, № 365, p. 141-143.

11. J. Tejada. Quantum behavior of molecule-based magnets: basic aspects (quantumtunneling and quantum coherence) and applications (hardware for quantumcomputers and magnetic refrigerating). // Polyhedron, 2001, № 20, p. 17511756.

12. J. Tejada, E.M. Chudnovsky, E. Barco, J.M. Hernandez, T.P. Spiller. Magneticqubits as hardware for quantum compures // Nanotechnology, 2001, № 12, p.181-186.

13. R. Sessoli, H.L. Tsai, A.R. Schake, S. Wang, J.B. Vincent, K. Folting, D. Gatteschi, G. Ghristou, D.N. Hendrickson. High-spin molecules: Мп12012(СНзС00)16(Н20)4. // J. Am. Chem. Soc., 1993, № 115, p. 1804-1816.

14. D. Gatteschi, L. Pardi, A. Caneschi, R. Sessoli. Large Clusters of Metal Ions: The

15. Transition from Molecular to Bulk Magnets // Science, 1994, № 265, p. 10541058.

16. P.E. Stamp. Tunnelling secrets extracted // Nature, 1996, № 383, p. 125-127.

17. J. Kortus, M.R. Pederson. Magnetic and vibrational properties of the uniaxial Fe,308 cluster// Phys. Rev. B, 2000, № 62, p. 5755-5759.

18. C. Sangregorio, T. Ohm, C. Paulsen, R. Sessoli, D. Gatteschi. Quantum tunellingof the magnetization in an iron cluster nanomagnet //Phys. Rev. Lett., 1997, № 78, p. 4645-4648.

19. A.K. Звездин. Магнитные молекулы и квантовая механика // Природа, 2000,12, с. 11-19.

20. J.R. Friedman, М.Р. Sarachik, J. Tejada, J. Maciejewski, R. Ziolio. Steps in thehysteresis loops of high-spin molecule // J. Appl. Phys., 1996, № 79, p. 60316033.

21. J.R. Friedman, M.P. Sarachik, J. Tejada, R. Ziolio. Macroscopic measurement ofresonant magnetization tunneling in high-spin molecules // Phys. Rev. Lett., 1996, №76, p. 3830-3833.

22. L. Thomas, F. Lionti, R. Ballou, D. Gatteschi, R. Sessoli, B. Barbara. Macroscopic quantum tunneling of magnetization in a single crystal of nanomagnets //Nature, 1996, № 383, p. 145-147.

23. J.A. Perenboom, J.S. Brooks, S. Hill, T. Hathaway, N.S. Dalai. Relaxation of themagnetization of Mni2 acetate // Phys. Rev. B, 1998, № 58, p. 330-338.

24. F. Luis, J. Bartolome, J.F. Fernandez, J. Tejada, J.M. Hernandez, X.X. Zhang, R.

25. Ziolo. Thermally activated and field-tuned tunneling in Mn^Ac studied by ac magnetic susceptibility // Phys. Rev. B, 1997, № 55, p. 11448-11456.

26. W. Wernsdorfer, T. Ohm, C. Sangregorio, R. Sessoli, D. Mailly, C. Paulse. Observation of the Distribution of Molecular Spin States by Resonant Quantum Tunneling of the Magnetization // Phys. Rev. Lett., 1999, № 82, p. 3903-3906.

27. R. Caciuffo, G. Amoretti, A. Murani, R. Sessoli, A. Caheschi, D. Gatteschi. Neutron Spectroscopy for the Magnetic Anisotropy of Molecular Clusters // Phys. Rev. Lett., 1998, № 81, p. 4744-4747.

28. S. Hill, J.A. Perenboom, N.S. Dalai, T. Hathaway, T. Stalcup. J.S. Brooks. High

29. Sensitivity Electron Paramagnetic Resonance of Mn,2-Acetate // Phys. Rev. Lett., 1998, № 80, p. 2453-2456.

30. A.L. Barra, D. Gatteschi, R. Sessoli High-frequency EPR spectra of a molecularnanomagnet: Understanding quantum tunneling of the magnetization // Phys. Rev., 1997, № 56, p. 8192-8198.

31. A.A. Mukhin, V.D. Travkin, A.K. Zvezdin, S.P. Lebedev, A. Caheschi, D. Gatteschi. Submillimeter spectroscopy of Mn!2-Ac magnetic clusters // Europhys. Lett., 1998, № 44, p. 778-782.

32. B. Parks, J. Loomis, E. Rumberger, D. Hendrickson, G. Christou. Linewidth ofsingle-photon transitions in Mni2-acetate // Phys. Rev. B, 2001, № 64, p. 184426-184430.

33. R. Blinc, P. Cevc, D. Arcon, N. S. Dalai, R. M. Achey. Excited-state Jf-band EPRin a molecular cluster nanomagnet // Phys.Rev. B, 2001, № 63, p. 212401212405.

34. T. Mirebeau, M. Hennion, H. Casalta, H. Andres, H.U. Gudel, A.V. Irodova, A.

35. Caheschi. Low-Energy Magnetic Excitations of the M«12-Acetate Spin Cluster Observed by Neutron Scattering // Phys. Rev. Lett, 1999, № 83, p. 628-631.

36. M.A. Novak, R. Sessoli, A. Caneschi, D. Gatteschi. Magnetic properties of a Mncluster organic compound // J. Magn. Magn. Mater, 1995, № 146, p. 211-213.

37. L. Thomas, A. Caneschi, B. Barbara. Nonexponential Dynamic Scaling of the

38. Magnetization Relaxation in Mn\2 Acetate // Phys. Rev. Lett., 1999, № 83, p. 2398-2401.

39. W. Wernsdorfer, R. Sessoli, A. Caneschi, D. Gatteschi, A. Cornia, D. Mailly.1.ndau—Zener method to study quantum phase interference of Fe8 molecular nanomagnets // J. Appl. Phys., 2000, № 87, p. 5481-5486.

40. J.R. Friedman, M.P. Sarachik, J.M. Hernandez, X.X. Zhang, J. Tejada, E.

41. Mollins, R. Ziolo. Effect of a transverse magnetic field on resonant magnetization tunneling in high-spin molecules // J. Appl. Phys., 1997, № 81, p. 3978-3980.

42. G. Christou, D. Gatteschi, D.N. Hendrickson, R. Sessoli. Single-molecule Magnets // MRS Bull., 2000, № 25, p. 66-71.

43. S. J. Blundell, F. L. Pratt. Organic and molecular magnets // J. Phys.: Condens.

44. Matter, 2004, № 16, p. 771-828.

45. D. Gatteschi, R. Sessoli. Quantum Tunneling of Magnetization and Related Phenomena in Molecular Materials // Angew. Chem., 2003, № 42, p. 268-297.

46. Takayoshi Kuroda-Sowa, Motohiro Nakano, George Christou, David N.Hendrickson. Effects of paramagnetic Fe(C6Me5)2.+ cation on the anionic single-molecule magnet [Mn12Oi2(02CC6H4F(-o))16(H20)4]7/ Polyhedron, 2001, №20, p. 1529-1536.

47. Baibich M. N. et al. Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices //Phys. Rev. Lett., 1988, 61, p. 2472-2475.

48. Binasch G., Grunberg P., Saurenbach F. Zinn W. Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange // Phys. Rev. B, 1989, № 39, p. 4828-4830.

49. Camley R.E., Barnas J. Theory of giant magnetoresistance effects in magnetic layered structures with antiferromagnetic coupling // Phys. Rev. Lett., 1989, № 63, p. 664-667.

50. Barnas J., Fuss A., Camley R. E., Grunberg P., Zinn W. Novel magnetoresistanceeffect in layered magnetic structures: Theory and experiment. Phys. Rev. B, 1990, №42, p. 8110-8120.

51. Barthelemy A., Fert A. Theory of the magnetoresistance in magnetic multilayers:

52. Analytical expressions from a semiclassical approach // Phys. Rev. B, 1991, № 43, p. 13124-13129.

53. Valet T., Fert A. Theory of the perpendicular magnetoresistance in magnetic multilayers // Phys. Rev. B, 1993, № 48, p. 7099-7113.

54. Butler W. H. et al. Conductance and giant magnetoconductance of Co|Cu|Co spinvalves: Experiment and theory // Phys. Rev. B, 1997, № 56, p. 14574-14582.

55. Moodera J. S., Kinder L. R., Wong T. M., Meservey R. Large magnetoresistanceat room temperature in ferromagnetic thin film tunnel junctions // Phys. Rev. Lett., 1995, № 74, p. 3273-3276.

56. Hall K.C., Flatte M.E. Performance of a spin-based insulated gate field effect transistor // Appl. Phys. Lett., 2006, № 88, p. 162503-162506.

57. J.M. Slaughter, E.Y. Chen, S. Tehrani. Magnetoresistance of Ion-Beam Deposited

58. Co/Cu/Co and NiFe/Co/Cu/Co/NiFe Spin Valves // J. Appl. Phys., 1999, № 85p. 4451-4453.

59. Flatte M. E., Vignale, G. Unipolar spin diodes and transistors // Appl. Phys. Lett.,2001, №78, p. 1273-1275.

60. Flatte M. E., Yu Z. G., Johnston-Halperin E., Awschalom D. D. Theory of semiconductor magnetic bipolar transistors // Appl. Phys. Lett., 2003, № 82, p. 4740-4742.

61. Tsoi M. et al. Excitation of a magnetic multilayer by an electric current // Phys. Rev. Lett., 1998, № 80, p. 4281^1284.

62. Katine J. A., Albert F. J., Buhrman R. A., Myers E. B., Ralph D. C. Currentdriven magnetization reversal and spin-wave excitations in Co /Cu /Co pillars // Phys. Rev. Lett., 2000, № 84, p. 3149-3152.

63. Kikkawa J. M., Smorchkova I. P., Samarth N., Awschalom D. D. Room-temperature spin memory in two-dimensional electron gases // Science, 1997, № 277, p. 1284-1287.

64. Kikkawa J. M., Awschalom D. D. Resonant spin amplification in n-type GaAs //

65. Phys. Rev. Lett., 1998, № 80, p. 4313^1316.

66. A. Ney, J.S. Harris Jr., S.S.P. Parkin. Temperature dependent magnetic propertiesof the GaAs substrate of spin LED // J. Phys.: Condens. Matter, 2006, № 18, p. 4397-4406.

67. V.F. Motsnyi, P. Van Dorpe, W. Van Roy et al. Optical investigation of electricalinjection into semiconductors // Phys. Rev. B, 2003, № 68, p. 245319-245332.

68. J. Wang, G.A. Knodaparast, J. Kono et al. Ultrafast optical and magneto opticalstudies of III V ferromagnetic semiconductors // J. Modern Optics, 2004, № 51, p. 2771-2728.

69. B. Sun, D. Jiang, Z. Sun et al. Photoinduced spin alignment of the magnetic ionsin (Ga, Mn)As // J. Appl. Phys., 2006, № 100, p. 083104-083109.

70. Ohno H. et al. Electric-field control of ferromagnetism // Nature, 2000, № 408, p.944.946.

71. Chiba D., Yamanouchi M., Matsukura F., Ohno H. Electrical manipulation of magnetization reversal in a ferromagnetic semiconductor // Science, 2003, № 301, p. 943-945.

72. F. Matsukura, H. Ohno, A. Shen,Y. Sugawara. Transport properties and origin offerromagnetism in (Ga,Mn)As // Phys. Rev. B, 1998, № 57, p. 2037-2040.

73. H. Akai. Ferromagnetism and Its Stability in the Diluted Magnetic Semiconductor1., Mn)As // Phys. Rev. Lett., 1998, № 81, p. 3002-3005.

74. T. Dietl, H. Ohno, F. Matsukura, J. Cibert, D. Ferrand. Zener Model Descriptionof Ferromagnetism in Zinc-Blende Magnetic Semiconductors // Science, 2000, №287, p. 1019-1022.

75. M. Yagi, K. Noba, Y. Kayanuma. Self-consistent theory for ferromagnetism induced by photo-excited carriers // J. Lumin, 2001, № 94, p. 523-527.

76. C. Zener. Interaction between the ¿/-Shells in the Transition Metals. II.

77. Ferromagnetic Compounds of Manganese with Perovskite Structure // Phys. Rev., 1951, № 82, p. 403-405.

78. Ruderman M., Kittel C. Indirect Exchange Coupling of Nuclear Magnetic Moments by Conduction Electrons // Phys. Rev., 1954, № 96, p. 99-102.

79. Yosida K. Magnetic Properties of Cu-Mn Alloys // Phys. Rev., 1957, № 6, p. 893-898.

80. Y.J. Zhao, T. Shishido, A.J. Freeman. Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida-like Ferromagnetism in MnxGeUx I I Phys. Rev. Lett., 2003, № 90, p. 047204-047208.

81. Y. D. Park, A. T. Hanbicki, S. C. Erwin, C. S. Hellberg, J. M. Sullivan, J. E.

82. Mattson, T. F. Ambrose, A. Wilson, G. Spanos, B. T. Jonker. A Group-IV Ferromagnetic Semiconductor: MnxGei.x// Science, 2002, № 295, p. 651-654.

83. Y. Kim, S. Cho, S.Y. Choi, S.C. Hong, Bong-Jum Kim, J.H. Jung, Y.C. Kim, J.B. Ketterson. Ferromagnetism in Mn-doped Ge // Phys. Rev. B, 2002, № 66, p. 033303-033306.

84. P.M. Krstajic, V.A. Ivanov, F.M. Peeters, V. Fleurov, K.Kikoin. On the nature offerromagnetism in diluted magnetic semiconductors:GaAs:Mn // Europhys. Lett., 2003, №61, p. 235-241.

85. V.I. Litvinov, V.K. Dugaev. Ferromagnetism in Magnetically Doped III-V Semiconductors // Phys. Rev. Lett., 2001, № 86, p. 5593-5596.

86. L. Chen, P.J. Klar, W. Heimbrodt, F. Brieler, M. Froba. Towards ordered arrays of magnetic semiconductor quantum wires // Appl. Phys. Lett., 2001, № 76, p. 3531-3533.

87. C.W. Na, D.S. Han, D.S. Kim, Y.J. Kang, J.Y. Lee, J. Park, D.K. Oh, K.S. Kim,

88. D. Kim. Photoluminescence of CdKxMnxS (x <0.3) Nanowires // J. Phys. Chem. B, 2006, № 110, p. 6699-6704.

89. S. Ghosh, V. Sih, W. H. Lau, D.D. Awschalom, S.Y. Bae, S. Wang, S. Vaidya, G.

90. Chapline. Room temperature spin coherence in ZnO // Appl. Phys. Lett., 2005, № 86, p. 232507-232510.

91. Y.Q. Chang, D.B. Wang, X.H. Luo, X.Y. Xu, X.H. Chen, L. Li, CP. Chen, R.M.

92. Wang, J. Xu, D.P. Yu. Synthesis, optical, and magnetic properties of diluted magnetic semiconductor ZnUvMnxO nanowires via vapor phase growth // Appl. Phys. Lett., 2003, № 83, p. 4020-4022.

93. J.B. Cui, UJ. Gibson. Electrodeposition and room temperature ferromagnetic anisotropy of Co and Ni-doped ZnO nanowire arrays // Appl. Phys. Lett., 2005, №87, p. 133108-133111.

94. J.J. Liu, M.H. Yu, W.L. Zhou. Well-aligned Mn-doped ZnO nanowiressynthesized by a chemical vapor deposition method // Appl. Phys. Lett., 2005, №87, p. 172505-172508.

95. K.R. Kittilstved, N.S. Norberg, D.R. Gamelin. Chemical Manipulation of High7c Ferromagnetism in ZnO Diluted Magnetic Semiconductors // Phys. Rev. Lett., 2005, № 94, p. 147209-147213.

96. Y.H. Lee, J.M. Yoo, D.H. Park, D.H. Kim, B.K. Ju. Co-doped Ti02 nanowireelectric field-effect transistors fabricated by suspended molecular template method // Appl. Phys. Lett., 2005, № 86, p. 033110-033113.

97. A.B. Greytak, L.J. Lauhon, M.S. Gudiksen, C.M. Lieber. Growth and transportproperties of complementary germanium nanowire field-effect transistors // Appl. Phys. Lett., 2004, № 84, p. 4176-4178.

98. S. Han, D. Zhang, C. Zhou. Synthesis and electronic properties of ZnO/CoZnOcore-shell nanowires // Appl. Phys. Lett., 2006, № 88, p. 133109-133112.

99. M.L. Reed, N.A. El-Masry, H.H. Stadelmaier, M.K. Ritums, M.J. Reed, C.A.

100. Parker, J.C. Roberts, S.M. Bedair. Room temperature ferromagnetic properties of (Ga, Mn)N // Appl. Phys. Lett., 2001, № 79, p. 3473-3475.

101. F.L. Deepak, P.V. Vanitha, A. Govindaraj, C.N.R. Rao. Photoluminescence spectra and ferromagnetic properties of GaMnN nanowires // Chem. Phys. Lett., 2003, №374, p. 314-318.

102. H.J. Choi, H.K. Seong, J. Chang, K.I. Lee, Y.J. Park, J.J. Kim, S.K. Lee, R. He,

103. T. Kuykendall, P. Yang. Single Crystalline diluted magnetic semiconductor GaN:Mn nanowires", Advanced Materials // Adv. Mater., 2005, № 17, p. 13511356.

104. D.S. Han, J. Park, K.W. Rhie, S. Kim, J. Chang. Ferromagnetic Mn-doped GaNnanowires // Appl. Phys. Lett., 2005, № 86, p. 032506-032509.

105. Y. Shon, Y.H. Kwon, T.W. Kang, X. Fan, D. Fu, Y. Kim. Optical characteristicsof Mn+-ion-implanted GaN epilayers // J. Cryst. Growth, 2002, № 245, p. 193197.

106. K. Sardar, A.R. Raju, B. Bansal, V. Venkataraman, C.N.R. Rao. Magnetic, optical and transport properties of GaMnN films // Solid State Commun., 2003, № 125, p. 55-57.

107. Y.D. Park, J.D. Lim, K.S. Suh, S.B. Shim, J.S. Lee, C.R. Abernathy, S.J. Pearton,

108. Y.S. Kim, Z.G. Khim, R.G. Wilson. Carrier-mediated ferromagnetic ordering in Mn ion-implanted/?+GaAs:C // Phys. Rev. B, 2003, № 68, p. 085210-085215.

109. J.D. Holmes, D.M. Lyons, K.J. Ziegler. Supercritical fluid synthesis of metal andsemiconductor nanowires // J. Chem. Eur., 2003, № 9, p. 2144-2150.

110. Erts D., Polyakov B., Daly B., Morris M.A., Ellingboe S., Boland J., Holmes J. D.

111. High density germanium nanowire assemblies: contact challenges and electrical Characterization // J. Phys. Chem. B, 2006, № 110, p. 820-826.

112. M. Demand, A. Encinas-Oropesa, S. Kenane, U. Ebels, I. Huynen, L. Piraux. Ferromagnetic resonance studies of nickel and permalloy nanowires arrays // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2002, Volume 249, Issue 2, Part 3, p. 228-233.

113. C.A. Ramos, E. Vasallo Brigneti, M. Vazquez. Self-organized nanowires: evidence of dipolar interactions from ferromagnetic resonsce measurements // Physica B, 2004, Volume 354, p. 195-197.

114. M. Vazquez, M. Hernandez-Velez, K. Pirota, A. Asenjo, D. Navas, J. Velasques,

115. P. Vargas, C. Ramos. Arrays of Ni nanpwires in alumina membranes: magnetic properties and spatial ordering // Eur. Phys. J. B, 2004, Volume 40, p. 489-497.

116. Encinas A., Demand M., Vila L., Piraux L., Huynen I. Tunable remanent state resonance frequency in arrays of magnetic nanowires // Applied Physics Letters, 2002, № 81, p. 2032-2034.

117. A. Encinas-Oropesa, M. Demand, L. Piraux, I. Huynen, U. Ebels. Dipolar interactions in arrays of nickel nanowires studied by ferromagnetic resonance // Phys. Rev. B., 2001, Volume 63, p. 104415-104421.

118. M.I. Chipara, R. Skomski, D.J. Sellmyer. Magnetic modes in Ni nanowires // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2002, Volume 249, Issue 2, p. 246-250.

119. R. Skomski, H. Zeng, M. Zheng, D.J. Sellmyer. Magnetic localization in transition metal nanowire // Phys. Rev. B., 2000, Volume 62, p. 3900-104421.

120. R. Arias, D.L. Mills. Theory of spin excitations and the microwave response of cylindrical ferromagnetic nanowires // Phys. Rev. B., 2001, Volume 63, p. 134439-134450.

121. Y. Mitsumori, A. Oiwa, T. Slupinski, H. Maruki, Y. Kashimura, F. Minami, H. Munekata. Dynamics of photoinduced magnetization rotation in ferromagnetic semiconductorp-(Ga,Mn)As // Phys. Rev. B, 2004, № 69, p. 033203-033207.

122. X. Liu, Y.Y. Zhou, J.K. Furdyna. Angular dependence of spin wave resonance and surface spin pinning in ferromagnetic (Ga, Mn)As films // Phys. Rev. B, 2007, № 75, p. 195220-195228.

123. T.G. Rappoport, P. Redlinski, X. Liu et al. Anomalous behavior of spin wave in Ga,xMnxAs thin film // Phys. Rev. B, 2004, № 69, p. 125213-125224.

124. S.T.B. Goennenwein, T. Graf, T. Wassner et al. Spin wave resonance in Ga,.xMnxAs // Appl. Phys. Lett., 2003, № 82, p. 730-732.

125. K. Sato, T. Fukushima, H. Katayama-Yoshida Super-paramagnetic blocking phenomena and room-temperature ferromagnetism in wide band-gap dilute magnetic semiconductor (Ga, Mn)N // Japanese J. Appl. Phys., 2007, № 46, p. 628-684.

126. X. Liu, J. K. Furdyna. Ferromagnetic resonance in GaixMnxAs dilute magneticsemiconductor // J. Phys.: Cond. Matter, 2006, № 18, p. 245-279.

127. Abolfath M., Jungwirth T., Brum J., MacDonald A.H. Theory of magnetic anisotropy in III, JVnxV ferromagnets // Phys. Rev. B, 2001, № 63, p. 054418054432.

128. Farle M. Ferromagnetic resonance of ultrathin metallic layers // Rep. Prog.

129. Phys., 1998, № 61, p. 755-793.

130. Nojiri H., Motokawa M., Takeyama S., Matsukura F., Ohno H. ESR study of

131. Mn doped II-VI and III-V DMS // Physica B, 1998, № 256, p. 569-572.

132. Sasaki Y., Liu X., Furdyna J.K., Palczewska M., Szczytko J., Twardowski A.

133. Ferromagnetic resonance in GaMnAs // J. Appl. Phys., 2002, № 91, p. 74847486.

134. Goennenwein S.T.B., Graf T., Wassner T., Brandt M.S., Stutzmann M., Koeder

135. A., Frank S., Schoch W., Waag A. Ferromagnetic resonance in GaixMnxAs // J. Supercond., 2003, № 16 p. 75-78.

136. Liu X., Sasaki Y., Furdyna J.K. Ferromagnetic resonance in Gai JVln^As: Effectsof magnetic anisotropy // Phys. Rev. B, 2003, № 67 p. 205204-205213.

137. Dziatkowski K., Palczewska M., Slupinski T., Twardowski A. Ferromagnetic resonance in epitaxial (In0.53Ga0.47)i-^Mn^As : Angle- and temperature-dependent studies // Phys. Rev. B, 2004, № 70, p. 115202-115214.

138. Liu X., Lim W.L., Ge Z., Shen S., Dobrowolska M., Furdyna J.K., Wojtowicz

139. T., Yu K.M., Walukiewicz W. Strain-engineered ferromagnetic In^Mn^As films with in-plane easy axis // Appl. Phys. Lett., 2005, № 86, p. 112512112515.

140. B. Hoekstra, R.P. Stapele, J.M. Robertson. Spin-wave resonance spectra ofinhomogeneous bubble garnet films // J. Appl. Phys., 1977, № 48, p. 382-395.

141. G. Bouzerar, T. Pareek. Carrier-induced ferromagnetism in diluted magneticsemiconductors // Phys. Rev. B, 2002, № 65, p. 153203-153207.

142. T. Omiya, F. Matsukura, T. Dietl, Y. Ohno, T. Sakon, M. Motokawa, H. Ohno.

143. Magnetotransport properties of (Ga,Mn)As investigated at low temperature and high magnetic field // Physica E, 2000, № 7, p. 976-980.

144. C. Kittel. Excitation of Spin Waves in a Ferromagnet by a Uniform rf Field //

145. Phys. Rev., 1958, № 110, p. 1295-1297.

146. Sasaki Y., Liu X., Furdyna J. K. Spin Wave Resonances in GaMnAs // J.

147. Supercond., 2003, № 16, p. 143-145.

148. Goennenwein S.T.B. et al. Spin wave resonance in GaixMn^As // Appl. Phys.1.tt., 2003, № 82, p. 730-732.

149. F. Tremblay, M. Pepper, D. Ritchie, D.C. Peacock, J.E.F. Frost, G.A.C. Jones.

150. Negative magnetoresistance in the variable-range-hopping regime in «-type GaAs // Phys. Rev. B, 1989, № 39, p. 8059-8061.

151. F. Tremblay, M. Pepper, R. Newbury, D. Ritchie, D.C. Peakcock, J.E.F. Frost, G.A.C. Jones. Quantum interference in variable range hopping under directional constraints //Phys. Rev. B, 1989, № 40, p. 10052-10055.

152. A. Roy, M. Levy, X.M. Guo, M.P. Sarachik, R. Ledesma, L.L. Isaacs. Hallcoefficient of insulating «-type CdSe // Phys. Rev. B, 1989, № 39, p. 1018510191.

153. Y. Zhang, P. Dai, M. Levy, M. P. Sarachik. Probind the Coulomb Gap in Insulating n-Type CdSe // Phys. Rev. Lett., 1990, № 64, p. 2687-2690.

154. M.M. Parish, P.B. Littlewood. Non-saturating magnetoresistance in heavily disordered semiconductors //Nature, 2003, № 426, p. 162-165.

155. Y. Iye, A. Oiwa, A. Endo, S. Katsumoto, F. Matsukura, A. Shen, H. Ohno,

156. H.Munekata. Metal-insulator transition and magnetotransport in III-V compound diluted magnetic semiconductors // Mat. Sci. and Eng. B., 1999, № 63, p. 88-95.

157. H. Ohno, H. Munekata, T. Penney, S. Molnar, L.L. Chang. Magnetotransportproperties ofp-type (In,Mn)As diluted magnetic III-V semiconductors // Phys. Rev. Lett., 1992. № 68, p. 2664-2667.

158. P. J. Wellmann, J. M. Garcia, J.L. Feng, P. M. Petroff. Formation of nanoscaleferromagnetic MnAs crystallites in low-temperature grown GaAs // Appl. Phys. Lett., 1997, № 71, p. 2532-2534.

159. H. Akinaga, J. Boeck, G. Borghs, S. Miyanishi, A. Asamitsu, W. Roy, Y. Tomioka, L. H. Kuo. Negative magnetoresistance in GaAs with magnetic MnAs nanoclusters // Appl. Phys. Lett., 1998, № 72, p. 3368-3370.

160. B.I. Shklovskii, B.Z. Spivak. Scattering and interference phenomena in variablerange hopping conduction, in Hopping Transport in Solids, ed. by M. Pollak andB. Shklovskii. Amsterdam: Elsevier, 1991, p.271.

161. R.P. Khosla, J.R. Fischer. Magnetoresistance in Degenerate CdS: Localized

162. Magnetic Moments // Phys. Rev. B, 1970, № 2, p. 4084-4097.

163. H. Ohno. Ferromagnetism and heterostructures of III-V magneticsemiconductors// Physica E, 2000, № 6, p. 702-708.

164. S.K. Kim, S.E. Park, Y.C. Cho, C.R. Cho, S.Y. Jeong. Growth and magneticproperties of GeixMnx single crystal // Journal of Korean Phys. Soc., 2006, № 49, p. 518-522.

165. R.P. Panguluri, B. Nadgorny, C. Zeng, H.H. Weitering et al. Spin polarizationand electronic structure of ferromagnetic Mn5Ge3 epilayers // Phys. Stat. Sol., 2005, № 242, p. 67-50.

166. С. Bihler, С. Jaeger, Т. Vallaitis et al. Structural and magnetic properties of

167. Mn5Ge3 clusters in a dilute magnetic germanium matrix // Appl. Phys. Lett., 2006, № 88, p. 112506-112509.

168. H. Li, Y. Wu, Z. Guo, P. Luo, S. Wang. // Magnetic and electrical properties of

169. Ge,.xMnxthin films //J. Appl. Phys., 2006, № 100, p. 103908-103917.

170. J.I. Martin, J. Nogues, K. Liu, J.L. Vicent, I.K. Schuller. Ordered magneticnanostructures: fabrication and properties // J. Magn. Magn. Mater., 2003, № 256, p. 449-501.

171. Stoner, E.C.; Wohlfarth, E.P. A mechanism of magnetic hysteresis inheterogeneous alloys // IEEE Transactions on Magnetics, 1991, № 27, p. 3475-3518.

172. C.B. Вонсовский. Магнетизм. M.: Наука, 1971, с. 1032.

173. R. Skomski. Magnetic properties of self-assembled Co nanowires of varyinglength and diameter // J. Appl. Phys., 2000, № 87, p. 4718-4720.

174. M. Respaud, M. Goiran, J.M. Broto, F. Lionti, L. Thomas, B. Barbara T. Ould

175. Ely, C. Amiens, B. Chaudret. Dynamical properties of non-interacting Co nanoparticles // Europhys. Lett., 1999, № 47, p. 122-127.

176. S.P. Gubin, Yu.I. Spichkin, Yu.A. Koksharov, G.Yu. Yurkov, A.V. Kozinkin,

177. T.I. Nedoseikina, M.S. Korobov, A.M. Tishin. Magnetic and Structural Properties of Co Nanoparticles in Polymeric Matrix // J. Magn. Magn . Mater., 2003, № 265, p. 234-242.

178. F.Bodker, S.Morup, S.Linderoth. Surface effects in metallic iron nanoparticles //

179. Phys. Rev. Lett., 1994, № 72, 282-285.

180. W.F. Brown. Rigorous Approach to the Theory of Ferromagnetic Microstructure

181. J. Appl. Phys., 1958, № 29, p. 470-471.

182. W.F. Brown. Criterion for Uniform Micromagnetization // Phys. Rev., 1957, №105, p. 1479-1482.

183. W.F. Brown. Thermal Fluctuations of a Single-Domain Particle // Phys. Rev. B,1963, № 130, p. 1677-1686.

184. M. Jamet, W. Wernsdorfer, C. Thirion, D. Mailly, V. Dupuis, P. Melinon, A.

185. Perez. Magnetic anisotropy in single clusters // Phys. Rev. B, 2004, № 69, p. 024401-024413.

186. A.H. Morrish. The Physical Principles of Magnetism. Wiley: New York, 1965,p. 678.

187. D. Zhang, K.J. Klabunde, C.M. Sorensen, G.C. Hadjipanayis. Magnetizationtemperature dependence in iron nanoparticles // Phys. Rev. B, 1998, № 58, p. 14167-14170.

188. W.T. Coffey, D.S. Grothers, J.L. Dormann, L.J. Geoghegan, Y.P. Kalmykov,

189. J.T. Waldron, A.W. Wickstead. Effect of an oblique magnetic field on the superparamagnetic relaxation time // Phys. Rev. B, 1995, № 52, p. 1595115965.

190. L.E. Wenger, J.D. Mydosh. No uniqueness of H2 / 3 and H2 field-temperaturetransition lines in spin-glasses // Phys. Rev., 1984, № 29, p. 4156-4158.

191. A.E. Berkowitz, J.R. Mitchell, M.J. Carey, A.P. Young, S. Zhang, F.E. Spada,

192. F.T. Parker, A. Hutten, G. Thomas. Giant magnetoresistance in heterogeneous Cu-Co alloys // Phys. Rev. Lett., 1992, № 68, p. 3745-3748.

193. N. Bloembergen. On the Magnetic Resonance Absorption in Conductors // J. Appl. Phys., 1952, № 23, p. 1383-1389.

194. Б.М. Хабибуллин, Э.Г. Хархатьян. Парамагнитный резонанс на электронах проводимости в металлах // Успехи физических наук, 1973, Т. 111, вып. 3, с. 483-505.

195. F.J. Dyson. Electron spin resonance absorption in metals. II. Theory of electron diffusion and skin effect // Phys. Rev., 1955, Vol. 98, № 2, p. 349-359.

196. G. Feher, A.F. Kip. Electron spin resonance absorption in metals. I. Experimental // Phys. Rev., 1955, Vol. 98, № 2, p. 337-348.

197. А.И. Вейнгер, А.Г. Забродский, Т.В. Тиснек. Электронный парамгнитный резонанс в области перехода металл-изолятор в компенсированном n-Ge:As // Физика и техника полупроводников, 2000, Т. 34, вып. 1, с. 46-56.

198. М. Peter, D. Shaltiel, J.H. Wernick, HJ. Williams, J.B. Mock, R.C. Sherwood. Paramagnetic resonance of S-state ions in metals // Phys. Rev., 1962, Volume 126, №4, p. 1395-1402.

199. K.W. Joh, C.H. Lee, Ch.E. Lee, N.H. Hur, H.C. Ri. Electron spin resonance study of a La0.7Ca0.3MnO3 single crystal // J. Phys.: Condens. Matter, 2003, № 15, p. 4161-4167.

200. А. А. Романюха, Ю.М. Швачко, B.B. Устинов. Электронный парамагнитный резонанс и связанные с ним явления в высокотемпературных сверхпроводниках // Успехи физических наук, 1991, Т. 161, вып. 10, с. 37-78.

201. A.I. Veinger, A.G. Zabrodskii, T.V. Tisnek. Use of magnetosensitive microwave absorption in a search for new superconductor phases // Supercond. Sci. Technol., 1995, № 8, p. 368-373.

202. А.И. Вейнгер, А.Г. Забродский, Т.В. Тиснек, Г. Бискупски. Особенностипроявления магниторезистивных эффектов в магнитозависимом микроволновом поглощении вырожденного n-InAs // Физика и техника полупроводников, 1998, Т. 32, вып. 5, с. 557-563.

203. А.И. Вейнгер, А.Г. Забродский, Т.В. Тиснек. Магнетосопротивление компенсированного Ge:As на сверхвысоких частотах в области фазового перехода металл-изолятор // Физика и техника полупроводников, 2000, Т. 34, вып. 7, с. 774-782.

204. А.И. Вейнгер, А.Г. Забродский, Т.В. Тиснек. СВЧ магнитосопротивлениекомпенсированного p-Ge:Ga в области фазового перехода изолятор-металл // Физика и техника полупроводников, 2002, Т. 36, вып. 7, с. 826835.

205. А.И. Вейнгер, А.Г. Забродский, Т.В. Тиснек. Низкотемпературное микроволновое магнитосопротивление слабо легированных p-Ge и сплава р- Gei.xSix // Физика и техника полупроводников, 2005, Т. 36, вып. 10, с. 1159-1163.

206. A.I. Veinger, A.G. Zabrodskii, T.V. Tisnek. Anomalous positive microwave magnetoresistance of compensated Ge:Ga near the metal insulator transition // Phys. Stat. Sol. (b), 2002, Volume 230, Issue 1, p. 107-111.

207. Ч. Пул. Техника ЭПР спектроскопии. М.: Мир, 1970, с. 558.

208. L. Ottaviano, М. Passacantando, S. Picozzi et al. Phase separation and dilution in implanted MnxGeNx alloys // Appl. Phys. Lett., 2006. № 88, p. 061907061908.

209. L. Ottaviano, M. Passacantando, A. Verna et al. Mn L2,3 x-ray absorption spectraof a diluted Mn-Ge alloy // Appl. Phys. Lett. 2007, № 90, p. 1-2.

210. А.Д. Помогайло. Металлополимерные нанокомпозиты с контролируемоймолекулярной архитектурой // Рос. Хим. Ж., 2002, том 46, № 5, с. 64-73.

211. С. Topacli, Е. A. Harris. Particle size dependence of zero-field microwaveabsorption in powdered Bi-Sr-Ca-Cu-O superconductors // J. Phys.: Condens. Matter, 1997, №9, p. 1267-1279.

212. Yudanov V.F., Martyanov O.N., Molin Yu.N. Noise-Like Resonance Arsorption

213. Zeolites // Chem. Phys. Lett., 1998, № 284, p. 435-439.

214. M. M. Yulikov, O. N. Matryanov, V. F. Yudanov. Noiselike Magnetic Resonance Fine Structure for Ferromagnetic Powders: Dipole-Dipole Interaction Effects // Applied Magnetic Resonance, 2002, № 23, p. 105-111.

215. M.M. Юликов, O.H. Мартьянов, В.Ф. Юданов. Статистический характерформирования тонкой структуры спектров ферромагнитного резонансагамма-окиси железа // Журнал структурной химии, 2000, № 41, р. 10731077.

216. А. N. Grigorenko, P.I. Nikitin. Stochastic resonance in a bistable magneticsystem // Magnetics. IEEE Transactions, 1995, № 31, p. 2491-2493.

217. N.A.Stutzke, S.L.Burkett, S.E.Russek. High-Frequency Noise Measurements in

218. Spinvalve Devices // J.Vac.Sci.Technol., 2003, № 21, p. 1167-1172.

219. M.H. Brodsky, R.S. Title. Electron Spin Resonance in Amorphous Silicon,

220. Germanium, and Silicon Carbide // Phys. Rev. Let., 1969, № 11, p. 581-585.

221. F.Callens, P.Clauws, P.Matthys, E.Boesman, J.Vennik. Electron paramagneticresonance of thermal donors in germanium // Phys. Rev. B, 1989 № 39, p. 11175-11178.

222. H.H.Th.Bekman, T.Gregorkiewicz, I.F.A.Hidayat, C.A.J.Ammerlaan.

223. Metastable thermal donor states in germanium: Identification by electron paramagnetic resonance // Phys. Rev. B, 1990, № 42, p. 9802-9809.

224. D.K.Stevens, J.W.Cleland, J.H.Crawford, Jr., H.C.Schweinler. Magnetic

225. Susceptibility of Germanium // Phys. Rev., 1955, № 100, p. 1084-1093.

226. R. Berger, J. Bissey, J. Kliava. Lineshapes in magnetic resonance spectra // J. Phys.: Condens. Mater., 2000, Volume 12, p. 9347-9360.

227. M. Takahashi, H. Shoji, S. Kadowaki, D.D. Djayaprawira, Y. Komori, H. Domon. Saturation magnetization and uniaxial magnetocrystalline anisotropy for Co-based binary and Co-Ge-Cr ternary alloys // Applied physics letters, 2000, № 76, p. 3457-3459.

228. С.И. Рембеза. Парамагнитный резонанс в полупроводниках. M.: Металлургия, 1988, с. 176.1. СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА

229. Моргунов Р.Б., Tanimoto Y., Дмитриев А.И., Берлинский В.Л. Микроволновой отклик на магнитный фазовый переход в молекулярном магнетике на основе кластеров Мп^О^СМеСОг^НгО)^ и молекул TMTTF // Физика твердого тела, 2007, Т. 49, вып. 5, с. 945-950.

230. Р.Б. Моргунов, А.И. Дмитриев, Y. Tanimoto, И.Б. Кленина, O.L. Kazakova, J.S. Kulkarni, J.D. Holmes. Магнитный резонанс в нанопроволоках Ge0.99Mn0.01 // Физика твердого тела, 2007, Т. 49, вып. 2, с. 285-290.

231. R.B. Morgunov, A.I. Dmitriev, Y. Tanimoto, J.S. Kulkarni, J.D. Holmes, O.L. Kazakova. Electron Spin Resonance in Ge Nanowires Doped With Mn // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2007, Volume 310, Issue 2, Part 3, p. 824-826.

232. Моргунов Р.Б., Дмитриев А.И., Джардималиева Г.И., Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Tanimoto Y., Leonowicz M.,. Sowka E. Ферромагнитный резонанс кобальтовых наночастиц в полимерной оболочке // Физика твердого тела, 2007, Т. 49, вып. 8, с. 1436-1441.

233. Р.Б. Моргунов, А.И. Дмитриев, Y. Tanimoto, O.L. Kazakova, J.S. Kulkarni, J.D. Holmes. Спиновая динамика в ориентированных ферромагнитных нанопроволоках Ge0.99Co0.01 // Физика твердого тела, 2008, Т. 50, вып. 6, с. 1058-1063.

234. Моргунов Р.Б., Tanimoto Y., Дмитриев А.И. Генерация шумоподобных спектров в СВЧ диапазоне при магнитном переходе в соединении наоснове TMTTF и Mni2 // Сборник тезисов XVIII Всероссийского симпозиума «Современная химическая физика», Туапсе, 2006, с. 89.

235. Р.Б. Моргунов, А.И. Дмитриев, O.L. Kazakova. Спиновая динамика в 1D и 2D наноструктурах магнитных полупроводников // Сборник тезисов XIX Всероссийского симпозиума «Современная химическая физика», Туапсе, 2007, с. 51.

236. А.И. Дмитриев, Р.Б. Моргунов. Магнитный резонанс в нанопроволоках Ge.xMnx // Сборник тезисов XXIV Всероссийского симпозиума по химической кинетике, Москва, 2006, с.28.

237. А.И. Дмитриев, Р.Б. Моргунов. Магнитные свойства ориентированных нанопроволок магнитных полупроводников // Сборник тезисов XXV Всероссийского симпозиума по химической кинетике, Москва, 2007, с. 15.

238. Dmitriev A.I., Morgunov R., Tanimoto Y. Unusual ESR signal in Mni2 and TMTTF based compound // Book of abstract I Russian Japanese symposium «Molecular and Biophysical Magnetoscience», Orenburg, 2006, p. 31.

239. Dmitriev A.I., Morgunov R., Tanimoto Y. Spin dynamics in ID and 2D nanostructures of magnetic semiconductors // Book of abstract II Russian — Japan symposium «Biophysical magnetoscience», Orenburg, 2007, p. 39.

240. Morgunov R.B., Dmitriev A.I. Electron spin resonance and microwave magnetoresistance in ID and 2D Ge:Mn nanostructures // Book of abstract 3rd International Conference «Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields», Tokyo, Japan, 2008, p. 55.

241. Дмитриев А.И. Наноструктуры разбавленных магнитных полупроводников будущее спинтроники // Сборник трудов Международной научной конференции «Ломоносов-2008», Москва, 2008, с. 205.