Влияние Мn и Se на магнитные, гальваномагнитные и оптические свойства полумагнитных полупроводников Hg1-xMnxTe1-уSeу тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.09 ВАК РФ

#

Ъ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи УДК 621.315.592

ЧУРИЛОВ ИГОРЬ АНДРЕЕВИЧ

ВЛИЯНИЕ Мп Иве НА МАГНИТНЫЕ, ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛУМАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ЩьхМпхТеьуве,

Специальность 01.04.09 Физика низких температур и криогенная техника

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА-1998

Работа выполнена на кафедре физики низких температур и сверхпроводимости физического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор В.А.Кульбачинский

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор И.П.Звягин

кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Я.М.Муковский

Ведущая организация: НИИ ГНЦ редкометаллической

промышленности (Гиредмет)

Защита состоится " 48" ЦЮМ.Я_1998 года

в #.30 на заседании Специализированного Совета К.053.05.20 Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899, ГСП, Москва, Воробьёвы горы, МГУ, физический факультет, криогенный корпус, аудитория 2-05.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ.

Автореферат разослан _М 013__ 1998 года

Учёный секретарь Специализированного Совета К053.05.20 МГУ им. М.В.Ломоносова

доктор физико-математических наук, профессор

Г.С.ПЛОТНИКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время ведётся интенсивное исследование новой группы полупроводниковых материалов, получившей название "полумагнитные полупроводники", или "разбавленные магнитные полупроводники". Полумагнитные полупроводники представляют да собвй твердые растворы, в которых одна из компонент замещается на атом переходного элемента М с некомпенсированным магнитным моментом. Наличие собственного магнитного момента определяет большое своеобразие свойств - магнитных, гальваномагнитных и магнитооптических - этого класса веществ. Полумагнитные полупроводники можно условно разделить на две больших группы: с узкой запрещенной зоной и широкозонные. Данная работа посвящена узкощелевым полумагнитным полупроводникам Но]-хМпхТе1-уЗеУ) полученным на основе соединений ЩТе и Щ5с, в которых атомы Щ замещаются атомами переходного элемента Мп. Родственными по отношению к этим сплавам являются тройные полумагнитные полупроводники Щ^МпЛе и Щ^МпхБе, которые исследовались ранее.

Изменение концентрации Мп в твёрдых растворах полумагнитных полупроводников предоставляет возможность производить тонкую перестройку их энергетического спектра и магнитных свойств. Например, у ЩьхМтТе и НйьхМПхБе увеличение концентрации Мп приводит к преобразованию зонной структуры из инверсной бесщелевой в прямую с обычной для полупроводников положительной запрещенной зоной. Наличие у Мп незаполненной электронной 3<7-оболочки выражается в существовании магнитных моментов, локализованных на ионах Мп. Обменное взаимодействие зонных электронов с З^-электронами марганца оказывает значительное влияние на поведение носителей тока в магнитном поле. Именно с обменным взаимодействием связывается целый букет характерных для узкощелевых полумагнитных полупроводников кинетических и магнитооптических явлений, среди которых следует упомянуть гигантское фарадеевское вращение, отрицательное магнитосопротивление, индуцированный магнитным полем переход диэлектрик-металл.

Объекты_исследования. Четырехкомпонентные сплавы

1^1-хМп,Теьч^еу в широком диапазоне изменения хну ранее не

исследовались, поэтому получение знаний об их магнитных, гальваномагнитных и оптических свойствах представляло несомненный интерес с точки зрения сравнительного анализа со свойствами тройных сплавов ЩьхМпхТс и НдьхМп^е. Кроме того, известно, что твёрдые растворы Н51-лМпхТе, если их специально не легировать, являются полупроводниками /ьтипа; в противоположность им, ЩьхМпхЭе полупроводники п-типа с высокой концентрацией электронов. Различие в типе проводимости связано с различием в типах дефектов, характерных для этих сплавов: в ЩьхМпхТе это вакансии ртути (акцепторы), в Н^осМгиБе -вакансии селена и межузельная ртуть (доноры). Можно было ожидать, что при увеличении содержания Бе в четырехкомпонентных сплавах Hgi.xMnxTei.ySey произойдёт компенсация упомянутых типов дефектов, следствием которой будет инверсия типа проводимости -срн&п.

Необходимо также отметить, что исследование полумагнитных полупроводников Щ|-хМпхТе,-у8еу полезно и с практической точки зрения, ввиду их больших потенциальных возможностей для применения в различных оптических устройствах.

Цель работы. Основные цели работы состояли в:

1. Исследовании магнитных свойств ЩьхМгцТе^еу в зависимости от содержания Мп и Эе в широком температурном диапазоне. Особый интерес представляло исследование особенностей переходов в состояние спинового стекла.

2. Исследовании гальваномагнитных свойств Hgi.xMnxTei.ySey в области температур от комнатной до температуры жидкого гелия в зависимости от содержания магнитной компоненты Мп и от содержания Бе при одной и той же концентрации Мп. Определении зонной структуры этих сплавов.

3. Исследовании спектров отражения Hgi.xMnxTei.ySey в дальней инфракрасной области при разных температурах в зависимости от состава.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту. 1. Магнитные свойства полумагнитных полупроводников ЩьхМпхТеиуБеу определяются наличием магнитных кластеров с косвенным обменным взаимодействием между локализованными магнитными моментами ионов Мп. В области низких температур наблюдается переход в состояние спинового стекла. Температура перехода в состояние спинового стекла

понижается по сравнению с тройными сплавами Щьх.МпхТе и Н^-хМпхЗе с тем же содержанием Мп.

2. В полумагнитных полупроводниках Щ^МпЛе^уБе, транспортные свойства в широкой области температур определяются электронами и двумя типами дырок в отличие от Щ^МпхТе, для объяснения гальваномагнитных свойств которых достаточно учёта электронов и дырок акцепторной зоны, и Щ1-хМпх8е, где при низких температурах существуют одни электроны. Тяжёлые дырки в Hgi.xMnxTei.ySey относятся к акцепторной зоне, лёгкие - к валентной.

3. При низких температурах у полумагнитных полупроводников Hgi.xMnxTci.ySey с содержанием 8е _у<0,10 положительное магнитосопротивление, которое наблюдается в слабых магнитных полях, с ростом напряжённости поля сменяется отрицательным. Отрицательное магнитосопротивление связано с увеличением проводимости по акцепторной зоне. Повышение концентрации 8е в твёрдых растворах Hgi.xMnxTei.ySey приводит к инверсии типа проводимости этих полупроводников - ср на п.

4. В работе исследованы спектры отражения в дальней инфракрасной области (10-^600 см 3) монокристаллов Hgi.jMnxTei.ySey с у=0,01 и х={0,01; 0,03; 0,05; 0,14} при температурах 300 К и 77 К. Кроме продольных и поперечных мод, наблюдавшихся и у тройных полумагнитных полупроводников Н§1-хМпхТе и 1^1.хМпх5е, обнаружен ряд новых фононных мод. В спектрах отражения в области малых волновых чисел обнаружены оптические переходы носителей заряда из валентной в акцепторную зону с участием фононов.

Практическая значимость работы. В полумагнитных полупроводниках с узкой запрещённой зоной возможно управление энергетическим спектром двумя независимыми способами: а) вариацией их состава; б) с помощью магнитного поля. И в том, и в другом случае для существенной перестройки спектра достаточно относительно небольших изменений параметров, будь то концентрация ионов Мп или напряжённость магнитного поля. Четырехкомпонентные сплавы Hgi.xMnxTei.ySey предоставляют, в сравнении с тройными Щ|-*Мп»Те и ^ьхМп^е, возможность изменения свойста путём вариации не только концентрации Мп, но и концентрации Бе. Эта возможность представляет несомненный интерес в

связи с открытием в данной работе того факта, что увеличение содержания Бе в Hgi.xMnxTei.ySey приводит к инверсии типа проводимости. Что касается динамического управления энергетическим спектром полумагнитных полупроводников, то оно возможно при использовании относительно небольших магнитных полей с напряжённостью ~104Э и поэтому легко достижимых.

Высокая электролюминесценция полумагнитных полупроводников может быть использована при разработке различных оптических приборов: датчиков, дисплеев и т.д.. Большой интерес представляют магнитооптические свойства этих сплавов. Высокая чувствительность полумагнитных полупроводников к магнитному полю может найти применение в лазерах с динамически управляемой магнитным полем длиной волны. Вариация свойств изменением состава, например - концентраций Мп и Бе в Hgi.xMnxTei.ySey, позволила бы получить целое семейство лазеров. Другой интересный эффект, свойственный полумагнитным полупроводникам, -гигантское фарадеевское вращение - мог бы быть использован при создании систем уплотнения данных при передаче по оптоволоконным линиям связи.

В последнее время вызывает также интерес создание на основе полумагнитных полупроводников сверхрешёток и систем с квантовыми ямами.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на следующих конференциях, совещаниях, симпозиумах:

1. 30-м Совещании по Физике Низких Температур. Дубна, Россия. 1994.

2. Международной конференции по узкощелевым полупроводникам. Санта-Фе, США. 1995.

3. 2-ой Международной Школе-Конференции по Физическим Проблемам Материаловедения Полупроводников. Черновцы, Украина. 1997.

4. На семинарах кафедры физики низких температур и сверхпроводимости МГУ им. М.В. Ломоносова.

Публикации. По теме диссертации имеется 8 публикаций в научных журналах и сборниках. Список работ приведён в конце автореферата.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоот из введения, пяти глав, заключения и списка цитированной литературы.

Диссертация содержит 169 страниц, включая 53 рисунка, 16 таблиц, оглавление, список цитированной литературы из 96 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы и выбор объектов исследования, формулируются цели и задачи работы, её научная новизна и выносимые на защиту положения, её практическая значимость.

В первой главе дан обзор того экспериментального материала, который накоплен к настоящему времени в результате исследования полумагнитных полупроводников. Главное внимание уделяется узкощелевым полумагнитным полупроводникам ЩьхМпхТе и Н^ч-хМпхЭе, на основе которых созданы исследованные в настоящей работе четырехкомпонентные сплавы Hgi.xMnxTei.ySey; не обойдены вниманием и широкозонные полумагнитные полупроводники в том случае, когда можно провести параллель между их свойствами и свойствами упомянутых тройных сплавов. Детально освещены кристаллическая и зонная структуры, магнитные, гальваномагнитные и оптические свойства полумагнитных полупроводников.

Особо выделена тема переходов в состояние спинового стекла. Разобраны условия и различные механизмы этих переходов. Для полумагнитных полупроводников характерно антиферромагнитное взаимодействие между ионами Мп. Оно может быть прямым, когда концентрация х этих ионов достаточно велика (выше порога протекания, находящегося согласно теоретическим расчётам в интервале ХкР=0,17-Ю,20), и косвенным при малых концентрациях х (ниже порога протекания). Кроме того, ионы Мп способны образовывать магнитные кластеры, объединяющие два, три и более ионов. При наличии кластеров порог протекания хкр может существенно снизиться. Ниже некоторой температуры Тво более энергетически выгодным оказывается не установление дальнего антиферромагнитного порядка, а переход в состояние спинового стекла, для которого характерно полное разупорядочение и реализующееся случайным образом "замораживание" спиновых моментов.

Из гальваномагнитных эффектов наибольшее внимание уделено отрицательному магнитосопротивлению кристаллов ЩихМпхТе р-типа. В природе данного явления лежит обменное взаимодействие, возникающее благодаря наличию магнитных ионов Мп.

Обсуждаются результаты исследований спектров отражения соединений ЩТе и ЩЗе и полумагнитных сплавов Щ1.хМпхТе и ЩьхМп^с в далёкой инфракрасной области. Частоты, соответствующие этой области, характеризуют колебания кристаллической решётки перечисленных веществ. Подробно освещена дискуссия о происхождении продольных и поперечных фононных мод.

Во второй главе описаны методы исследования и экспериментальные установки, а также образцы и этапы подготовки их к работе. Рассказывается об измерениях магнитной восприимчивости методом весов Фарадея и на 8<2иГО-магнитометре. Приведена схема установки для гальваномагнитных измерений. Разобраны принципы работы инфракрасного фурье-спектрометра. Для всех видов измерений - магнитных, гальваномагнитных, оптических -обсуждается точность полученных результатов.

В третьей главе приведены результаты исследования температурных зависимостей статической магнитной восприимчивости кристаллов Hgi.xMnxTei.ySey. В области температур от гелиевой до комнатной магнитная восприимчивость х полумагнитных полупроводников Hgi.xMnxTei.ySey с 0,01<х<0,30 и у=0,01 подчиняется закону Кюри-Вейсса. Специфическим для этих полупроводников является наличие изломов на графиках х'П), в результате чего эти графики состоят из нескольких прямолинейных участков с разным углом наклона. При температурах ниже гелиевой у образцов Hgi.xMnxTei.yScy с наибольшим содержанием Мп х=0,14 и я=0,30 наблюдаются переходы в состояние спинового стекла (рис.1). Особенность, соответствующая переходу в нулевом магнитном поле, размывается при приложении магнитного поля 100-200 Э, как это показано на вставке рис. I.

В четвёртой главе представлены результаты исследования гальваномагнитных свойств полупроводников Hgi.xMnxTei.ySey (0 < х < 0,14; 0 <у <0,10). Измерялись сопротивление и эде Холла в магнитных полях

01-.-1-.-■---1-■-

О 20 40 60 80

Т(К)

Рис.1. Температурная зависимость обратной магнитной восприимчивости Х"'(Т) образцов иМпхТеоадЗеоо! с х=0,14 (1) и х=О.ЪО (2). На вставке - зависимость х(Г) образца [Г5! ,Мп«Теоч5Яеоо| с х=0,30 в нулевом магнитном поле (нижняя зависимость) и в поле 100 Э (верхняя кривая), стрелкой указан переход в состояние спинового стекла.

#<60 кЭ в интервале температур 4,2 < Т < 300 К. Измерения в отсутствие магнитного поля показали, что сопротивление всех образцов растёт с понижением температуры. Проводимость кристаллов Hgi.xMnxTei.ySey носит активационный характер при Т>100К. Исследование магнитосопротивления проводилось в плоскости, перпендикулярной полю. Было установлено, что для образцов с содержанием Бе ^<0,10 характерно отрицательное магнитосопротивление в больших магнитных полях при Т<30 К (у некоторых образцов оно наблюдается уже при Т»80К), наибольшей величины оно достигает при Т=4,2 К (рис.2). При Т > 85 К магнитосопротивление всех образцов положительное; у образцов Hgi.xMnxTei.ySey с ^=0,10 оно положительное во всём исследованном диапазоне температур, в том числе при Т=4,2 К.

Измерения эдс Холла показали, что: у образцов с х>0,05 и >'<0,10 коэффициент Холла Ян положителен при гелиевых температурах во всей области #<60 кЭ; при Т>30 К Лн меняет знак на интервале 0<#<60 кЭ - он отрицателен в слабых магнитных полях и положителен в сильных, причём с повышением температуры интервал полей, где /?н<0, увеличивается; при

р, Ом*см 0.7 Н

0.6

0.5 -

6.4 ■

0.3

0.2

0.1

оП 223 К

10

20

30

40

50 60 Я. кЭ

Рис.2. Зависимости поперечного удельного сопротивления р образца Нв1-*Мп>То с лг=0,14 и ^=0,05 от магнитного поля Я при разных температурах.

Рис.3. Зависимости коэффициента Холла Кн образца «jMn0.05Te0.95Sc5.111 от магнитного поля Я при разных температурах: I - 81 К, 2 - 59 К, 3 - 36 К, 4 -15 К, 5 - 4,2 К. Дискретные значки - экспериментальные данные, сплошные линии - результаты подгонки.

комнатных температурах Ян отрицателен во всей области Я<60 кЭ. У образца Hgo.95Mno.ojTeo.9oSeo.io коэффициент Холла отрицателен при Д<60 кЭ в температурном диапазоне 4,2<Т<300К. В качестве примера на рис.3 приведены зависимости /?н(Н) образца Hgo.9jMno.o5Teo.99Seo.oi при разных температурах. Сплошными линиями на этом рисунке изображены

результаты подгонки, позволившей рассчитать значения концентраций и подвижностей носителей тока в образце.

Был произведён расчёт концентраций и подвижностей носителей тока в Щ]-хМпхТе1-у8еу. Соответствующие значения были получены из результатов подгонки к экспериментальным зависимостям Яц(Н). Было установлено, что перенос заряда в полупроводниках Ня1-хМпхТе1-уБеу осуществляется тремя основными группами носителей - электронами зоны проводимости, тяжёлыми дырками акцепторной зоны, лёгкими дырками валентной зоны. В таблице 1 представлены результаты расчёта для Т=4,2 К. С повышением температуры концентрации всех носителей тока растут, а подвижности падают. В приведённой таблице используются следующие обозначения: п, р\, рг -концентрации электронов, акцепторных дырок и валентных дырок; ц„, jo.pi, цР2 - подвижности электронов, акцепторных дырок и валентных дырок соответственно.

В дополнение к этим результатам подвижность носителей тока в полумагнитных полупроводниках Hgi.xMiixTei.ySey была определена ещё другим методом, в котором зависимости сопротивления образца от магнитного поля преобразовывались в так называемые спектры подвижности, в которых проводимость о выступала как функция подвижности ц. Если в переносе заряда участвуют N групп носителей тока с дискретными значениями концентраций л,- и подвижностей & (7-М ,2,...,]\т), то в спектре будут присутствовать N пиков, центры которых соответствуют значениям р„ а амплитуды равны стг=е,гс,ц,. Метод можно использовать, если: 1) отсутствует квантование энергетического спектра носителей тока в магнитном поле, то есть магнитные поля должны быть слабыми; 2) магнитное поле существенно не искривляет траекторий носителей тока в области их взаимодействия с рассеивающими центрами (вакансиями в подрешётках ртути и селена, атомами ртути в междоузлиях и т.д.). Магнитосопротивление образца должно быть положительным. На рис.4 в качестве примера приведён спектр подвижностей одного из образцов.

Было установлено, что с увеличением содержания Мп вклад электронов в гальваномагнитные свойства Hgi.xMnxTei.ySey падает, и они всё в большей степени определяются дырками. Увеличение содержания Бе,

Таблица 1

Концентрации и подвижности носителей тока при Т=4,2 К в исследованных образцах Hgi.xMnxTei.ySey

№ электроны тяжёлые дырки лёгкие дырки

образ ца п, см"3 ц„,см2/(В*с) Р1, см"3 Ир1,см2/(В*с) Р2, СМ 3 Цр2,СМ2/(В*С)

1 5,9*1014 -16000 1,8*10" 1000 5,3*10и 1300

2 5,0*10" -15000 2,8*10" 715 7,2*1015 2000

3 3,1*10" -60000 3,7*10" 850 9,0*1015 6000

4 3,1*10" -60000 9,0*1016 130 4,6*10" 4800

5 2,5*1014 -30000 7,8*1017 850 2,5*10'6 5300

6 1,1*1014 -12000 4,3*1018 60 5,2*1014 4100

7 7,2*10" -5700 8,2*1017 80 4,8*10" 5700

-2.0Е+-4 -1.6Е+4 -).2Е*4 -8 0£+3 -4.0Е+3 О.ОЕ+0 4.0Е+3

ц,смг/(В*с)

Рис.4. Спектр подвижностей образца Hgo.95Mnn.03Tco.90Seo.10 при Т=41 К.

напротив, способствует усилению электронной составляющей в гальваномагнитных свойствах Hgi.xMnxTei.ySey. Повышение концентрации ве до ¿>=0,10 при относительно небольшой концентрации Мп х=0,05 приводит к

инверсии типа проводимости полупроводников Hgi.xMnxTei.ySey - с р на п. Рост влияния свободных электронов на гальваномагнитные свойства Hgi.xMnxTei.ySey отмечается также с повышением температуры.

В пятой главе представлены результаты исследований спектров отражения монокристаллов Hgi.xMnxTei.ySey с ^=0,01 и 0,01 <х<0,14 в далёкой инфракрасной области (10-^600 см-1). Измерения проводились при температурах 77 и 300 К. Установлено, что при понижении температуры форма спектров изменяется: плазмон-фононный минимум сдвигается в область малых волновых чисел, что связано с уменьшением концентрации свободных носителей заряда. В связи с этим имеет место более четкий рельеф спектра в области объемных решеточных колебаний. Обнаружены новые фононные моды, соответствующие четырехкомпонентному сплаву Hgi.xMnxTei.ySey.

Моды, соответствующие поперечным (ТО) и продольным (ЬО) оптическим фононам, практически не изменяются при изменении состава и незначительно смещаются в область меньших энергий при понижении температуры.

Четырехкомпонентные кристаллы Hgi.xMnxTei.ySey обладают характерными для Щ^хМщТе дефектами: вакансиями ртути, селена, теллура; межузельной ртутью и т.д. Атомы Бе заполняют вакансии и возникают новые кластеры или изменяются размеры существующих. Изменение размеров кластеров приводит к изменению спектров колебаний в Hgi.xMnxTei.ySey.

Обращает на себя внимание хорошее разрешение мод в области малых волновых чисел. Эти моды присутствуют в спектрах отражения практически всех образцов. При понижении температуры амплитуда колебаний данных мод возрастает. Причиной поглощения фотонов в этой области спектра могут быть оптические переходы носителей из валентной зоны в примесную зону с участием фононов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведено комплексное исследование электрических, магнитных и оптических свойств полумагнитных полупроводников Hgi.xMnxTei.ySey с

0<.х<0,30 и 0<><0,10 в диапазоне температур 1,3<Т<300К в магнитных полях до35Тл.

2. На основе анализа результатов впервые проведённых измерений магнитной восприимчивости % в широком диапазоне температур объяснены наблюдаемые особенности зависимостей х(Т) полумагнитных полупроводников Hgi.iMnxTei.ySey. Изломы на графиках Х"'(Т) отражают процесс формирования магнитных кластеров в кристаллах Hgi.xMnxTei.ySey. Образование кластеров происходит в результате обменного взаимодействия между локализованными магнитными моментами ионов Мп, которое осуществляется при участии валентных р-элсктронов Те и Бе. Взаимодействие ионов Мп внутри кластера антиферромагнитное. Рассчитан интеграл обменного взаимодействия между ближайшими ионами Мп /1=-7.46К. При температурах Т < (1I / Агв) у образцов Hgi.xMnxTei.ySey с наибольшим содержанием Мп х=0,14 и х=0,30 наблюдаются переходы в состояние спинового стекла. Температуры перехода у полумагнитных полупроводников Hgi.xMnxTei.ySey ниже, чем у тройных сплавов ЩгхМпхТе и Щ[.хМпх8е с той же концентрацией Мп. Возможно, это связано с более однородным распределением по размерам кластеров в образцах Hgi.xMnxTei.ySey в сравнении с Hgi.xMn.tTe и Щ^МтБе.

3. Предложена модель зонной структуры полупроводников Hgi.xMnjTei.ySey. В бесщелевых полупроводниках Hgi.xMnxTei.ySey акцепторный уровень совпадает с уровнем Ферми Еь расположенным приблизительно на 5 мэВ выше потолка валентной зоны. Происхождение акцепторной зоны связано с многочисленными вакансиями Щ в кристаллах Hgi.xMnxTei.ySey.

4. В результате проведённых комплексных исследований гальваномагнитных свойств полупроводников Hgi.xMnxTei.ySey были определены группы носителей тока, участвующих в переносе заряда; рассчитаны подвижности и концентрации этих носителей тока для различных составов Hgi.xMnxTei.ySey в диапазоне 0,03 < х <0,14 и 0,01 <у<0,10 в области температур 4,2<Т< 300 К. Было установлено, что перенос заряда в полупроводниках Hgi.xMnxTei.ySey осуществляется 3-мя группами носителей тока - электронами зоны проводимости, тяжёлыми дырками акцепторной зоны, лёгкими дырками валентной зоны. Концентрации и подвижности носителей тока и их

температурные зависимости были определены двумя независимыми методами - методом подгонки к экспериментальным зависимостям коэффициента Холла от магнитного поля Лн(Я) и методом построения спектров подвижностей. Результаты, полученные разными методами, хорошо согласуются между собой.

5. Обнаружено отрицательное магнитосопротивление у полупроводников IIgi.xMnxTei.ySey с >'<0,10 при низких температурах. Оно связано с увеличением в магнитном поле проводимости по акцепторным уровням. В результате обменного взаимодействия состояние этих уровней определяется волновыми функциями высшего уровня Ландау валентной зоны, характеризуемого малой величиной эффективной массы. Это приводит к росту эффективного боровского радиуса акцепторов и к перекрытию их волновых функций в магнитном поле, что означает переход к металлической проводимости по примесной зоне.

6. Исследована зависимость гальваномагнитных свойств четырехкомпонентных полумагнитных полупроводников Hgi.xMnxTei.ySey от содержания Ь'е и Мп и температуры. Увеличение содержания Бе вызывает усиление роли электронной составляющей в гальваномагнитных эффектах. Причина этого заключается в росте числа дефектов донорного типа -вакансий селена и теллура, межузельной ртути - в кристаллах Hgi.xMnxTei.ySey при повышении концентрации 8е. Рост числа этих дефектов выражается в повышении концентрации свободных электронов в полупроводнике. Увеличение концентрации свободных электронов проявляется в исчезновении участков отрицательного магнитосопротивления на зависимостях р{Н). Кроме того, повышение концентрации 8е до >>=0,10 при относительно небольшой концентрации Мп х=0,05 приводит к инверсии типа проводимости у полупроводников ЩьхМпЛЪ-уБсу при Т=4,2 К - с р на п. Исследовано изменение гальваномагнитных свойств полупроводников Hgi.xMnxTei.ySey в зависимости от температуры в диапазоне 4,2<Т<300К. С повышением температуры влияние свободных электронов на гальваномагнитные свойства этих полупроводников растёт. Это объясняется тем, что, в отличие от дырок, концентрация электронов зоны проводимости с ростом температуры существенно увеличивается. Причём, это наблюдается как у узкощелевых

полупроводников Hgi-xMnxTei-ySey, так и, хотя и в меньшей степени, у бесщелевых.

7. В работе исследованы спектры отражения в дальней инфракрасной области (10-5-600см1) монокристаллов Hgi.,MnxTei-ySey (0,01 0,14; ^=0,01) при 300 К и 77 К. Кроме продольных и поперечных мод, соответствующих тройным сплавам, обнаружен ряд новых фононных мод. В спектрах отражения в области малых волновых векторов обнаружены оптические переходы носителей заряда из валентной зоны в акцепторную зону с участием фононов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. В.А. Кульбачинский, П.Д. Марьянчук, И.А. Чурилов. Электрические и магнитные свойства полумагнитных полупроводников Hgi.xMnxTer-ySey при низких температурах. - Тезисы докладов 30-го Совещания по Физике Низких температур. Дубна. 1994. ч II. с 127-128.

2. V.A. Kulbachinskii, P.D. Maryanchuk, I.A. Churilov, M. Inoue, M. Sasaki, H. Negishi, Y. Нага. Electronic and Magnetic Properties of the Diluted Magnetic Semiconductor Hgi_xMnxTeiySey. - Semicond. Sci. Technol. 1995. v 10. p 463-468.

3. V.A. Kulbachinskii, P.D. Maryanchuk, I.A. Churilov, M. Inoue, M. Sasaki, H. Negishi, Y. Hara. Electronic and Magnetic Properties of Diluted Magnetic Semiconductor Hgi-xMnxTei-ySey. - Abstracts of International Conference on Narrow Gap Semiconductors. Santa Fe, USA. 1995. p D3.

4. B.A. Кульбачинский, П.Д. Марьянчук, И.А. Чурилов. Электрические и магнитные свойства полумагнитных полупроводников Hgi-xMnxTei-ySey. - ФТП. 1995. том 29. № 11. с 2007-2014.

5. В.А. Кульбачинский, П.Д. Марьянчук, И.А. Чурилов, Р.А. Лунин. Гальваномагнитные свойства полумагнитных полупроводников Hgi.xMnxTei.ySey. - ЖЭТФ. 1997. том 112. № 11. с 1809-1815.

6. V.A. Kulbachinskii, I.A. Churilov, P.D. Maryanchuk. Dependence of Galvanomagnetic Properties of IIg].xMnxTei.ySey on Se Concentration. - Abstracts of 2nd International School-Conference on Physical Problems in Material Science of Semiconductors. Chernivtsi. 8-12 September 1997. p 199.

7. А.И. Белогорохов, В.А. Кульбачинский, П.Д. Марьянчук, И.А. Чурилов. Особенности спектров отражения в дальней инфракрасной области полумагнитных полупроводников Hgi.xMnxTei.ySey. - ФТП. 1998. Т32. №5. с 463-468.

8. В.А. Кульбачинский, П.Д. Марьянчук, И.А. Чурилов, P.A. Лунин. Влияние Se на гальваномагнитные свойства полумагнитных полупроводников Hgi.xMnxTei.ySey. - ФТП. 1998. Т 32. №1. с 57-60.