Разбавленные магнитные полупроводники на основе теллурида свинца, легированного хромом

• Автор: Пичугин, Николай Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СПЕКТР, ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ А4В6, ЛЕГИРОВАННЫХ ПРИМЕСЯМИ С ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТЬЮ

1.1. Зонная структура сплавов на основе теллурида свинца

1.2. Влияние примесей с переменной валентностью на энергетический спектр носителей заряда

1.3. Электрофизические свойства и электронная структура полупроводников

А4В6, легированных хромом

1.4. Магнитные свойства полупроводников А4Вб, легированных хромом

1.5. Ферромагнетизм в полупроводниках А4Вб с примесями переходных элементов

1.6. Постановка задач исследования
Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАЗЦЫ
2.1. Методика исследования гальваномагнитных эффектов
2.2. Методика исследования эффекта Шубникова - де Гааза и полевых зависимостей коэффициента Холла
2.3. Методика создания и измерения гидростатического давления
2.4. Методика исследования магнитных свойств
2.5. Образцы: синтез, состав, подготовка к измерениям
Глава 3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СПЕКТР НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА И МАГНИТНЫЕ
СВОЙСТВА СПЛАВОВ РЬі.х.уОехСгуТе
3.1. Состав и структура образцов
3.2. Переход металл-диэлектрик в сплавах РЬі_х.уСехСгуТе
3.3. Перестройка электронной структуры при изменении состава сплава
3.4. Перестройка электронной структуры при изменении температуры
3.5. Ферромагнетизм в легированных хромом сплавах
3.6. Кинетика образования магнитных центров при изменении состава сплавов

Глава 4. ВЛИЯНИЕ ДАВ ЛЕНИЯ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СПЕКТР НОСИТЕЛЕЙ
ЗАРЯДА В Pbi_x.yGexCryTe
4.1. Переход диэлектрик-металл под действием давления
4.2. Перестройка энергетического спектра носителей заряда под давлением
4.3. Параметры носителей заряда в окрестности перехода металл-диэлектрик
4.4. Структурный фазовый переход под давлением
Глава 5. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ
Pbi .x_ySnxCryT е
5.1. Состав и структура образцов
5.2. Инверсия типа проводимости и электронная структура при изменении
состава сплавов
5.3. Эффект Шубникова-де Гааза в сплавах п-типа
5.4. Магнитные свойства легированных хромом сплавов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Разбавленные магнитные полупроводники (РМП) - полупроводники, в немагнитной решетке которых растворяется небольшое (как правило, до нескольких %) количество магнитных ионов, интенсивно исследуются с конца семидесятых годов [1, 2]. Легирование позволяет плавно менять параметры электронной структуры и следить за изменением их магнитных свойств. Кроме того, обменное взаимодействие между зонными электронами и локализованными на примесных ионах электронами существенно влияет на сам электронный спектр, приводя к ряду специфических эффектов и высокой чувствительности спектра к магнитному полю.
Исторически первыми РМП были полупроводники группы А2Вб, в которые вводился марганец. Ионы марганца хорошо растворялись в матрице, обладали большим магнитным моментом (5=5/2) и были электрически нейтральны относительно подрешетки металла, не изменяя концентраций свободных носителей заряда. В дальнейшем развитие исследований РМП шло по двум направлениям: расширение набора матриц (твердые растворы А2В6, А4В6, А2зВ52 и др. с марганцем) и введение в эти материалы других магнитных примесей (переходных и редкоземельных элементов) [2-4]. В девяностые годы РМП, по-существу, стали модельными объектами, обладающими рекордными чувствительностями параметров к магнитному полю и другим внешним воздействиям, которые в зависимости от состава матрицы, типа и концентрации магнитной примеси могли находиться в парамагнитном, антиферромагнитном, ферромагнитном состояниях и в состоянии спинового стекла. Новый всплеск интереса к РМП был вызван обнаружением ферромагнетизма в арсениде индия и других полупроводниках А3В5 с марганцем [5-7] и появлением нового раздела физики полупроводников - спинтроники или спиновой электроники, в основе которой лежит идея использования для переноса, обработки и накопления информации наряду с зарядом и спина электрона [8-10]. Для практической реализации этой идеи, в частности, необходимы полупроводники, обладающие ферромагнитными свойствами при температурах, превышающих комнатные.
РМП на основе узкощелевых полупроводников группы А4Вб были синтезированы одними из первых и им присущи все основные черты этого класса материалов. В настоящее время эта группа РМП довольно многочисленна и кроме традиционных полупроводников с марганцем в нее входят новые представители этого класса - твердые растворы, легированные примесями с переменной валентностью (редкоземельными: Ей, вс1, УЬ и др. и переходными: Тц V, Сг, Ее и др. элементами). Эти материалы существенно отличаются по своим свойствам от традиционных РМП. Во-первых, перечисленные примеси электрически активны и легирование ими вызывает как изменение концентраций

Рис. 2,2. Криостат (1-разъём, 2-«горячий» спай термопары, 3-дьюар с тающим льдом, 4,5-патрубки, 6-азотный дьюар, 7-азот, 8-гелиевый дьюар,
9-гелий, 10-оловянная шайба, 11-соленоид, 12-шток, 13-сверхпроводящий соленоид, 14-капсула или камера высокого давления, 15-ампула,
16-измерительные катушки, 17-медный соленоид).