Синтез и свойства магнитных материалов на основе соединений CuGaTe2 и CdGeAs2 со структурой халькопирита

• Автор: Бойчук, Станислав Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1. Спинтроника и спинтронные материалы

1.2. Кристаллохимия тройных алмазоподобных полупроводниковых соединений

1.3. Условия образования твердых растворов на основе халькопиритов

1.4. Основные физикохимические свойства халькопирита

1.5. Основные физикохимические свойства халькопирита

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ

ЛЕГИРОВАННЫХ МАРГАНЦЕМ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ 2, ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ МАГНИТНЫХ И

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.

Вводная часть.

3.1. Изучение условий получения поликристаллов 2. Аттестация образцов. Определение области гомогенности.
3.2. Магнитные и электрические свойства легированных марганцем поликристаллов
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА УСЛОВИЙ СИНТЕЗА
ЛЕГИРОВАННЫХ МАРГАНЦЕМ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ 2, ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ МАГНИТНЫХ И
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ.
Вводная часть
4.1. Изучение растворимости марганца в 2 при различных условиях синтеза. Определение области гомогенности
4.2. Магнитные и электрические свойства легированных марганцем поликристаллов
ГЛАВА 5. ВЫРАЩИВАНИЕ ЛЕГИРОВАННЫХ 1 МАРГАНЦЕМ МОНОКРИСТАЛЛОВ 2. ИЗУЧЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ МАРГАНЦА, МАГНИТНЫХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
5.1. Выращивание легированных марганцем монокристаллов 1 2. Аттестация образцов, определение растворимости марганца.
5.4. Исследование магнитных и электрических свойств 6 монокристаллов
6. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
7. ВЫВОДЫ
8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ


Чтобы материал можно было использовать в качестве источника или среды для спинполяризованных электронов, он должны удовлетворять некоторым условиям. Вопервых, он должны быть ферромагнетиком с достаточно высокой точкой Кюри, желательно выше комнатной температуры. Далее, он должен проводить ток и представлять собой либо металл, либо полуметалл, либо полупроводник. Наконец, он должны быть высокотехнологичен для того, чтобы, помимо керамики, его можно было получать в виде кристаллов и слоев достаточно высокой чистоты. В качестве таких материалов, которые в наибольшей мере отвечают перечисленным требованиям, можно назвать алмазоподобные полупроводниковые тройные соединения типа ЛПВ1УСУ2 и А1ВШСУ, известные как ближайшие электронные аналоги соединений АШВУ и АНВУ1. Характерными для этого типа тройных соединений являются высокие подвижности носителей тока, малые эффективные массы электронов и большие отношения подвижности электронов к подвижности дырок. Контролируемое введение атомов переходных элементов типа Мп, Ре или Сг в анионную и катионную подрешетки указанных соединений в результате изменения зонной структуры способно, как говорилось, обеспечить переход материала в ферромагнитное состояние с сравнительно высокой точкой Кюри при сохранении основных полупроводниковых параметров. Выбор полупроводников АНВ1УСУ2 и А1ВШСУ в качестве матриц для получения спинтронных материалов, обусловлен, в частности, тем, что изменение в них содержания атомов переходного металла позволяет целенаправленно варьировать такие параметры исходного соединения, как ширина энергетической щели, эффективные массы носителей заряда и др. С практической точки зрения существенно то, что, изменяя состав материала, можно добиваться оптимальных значений параметров решетки в изучаемых магнитных структурах, поскольку взаимное соответствие кристаллических решеток слоев имеет важное значение для успеха эксперимента. Наконец, алмазоподобные полупроводники, легированные переходными элементами, обладают широким набором магнитных свойств благодаря концентрационной зависимости обменных параметров и рядом новых эффектов типа перекрытия в магнитном поле валентной зоны с зоной проводимости, большого фарадеевского вращения и гигантского отрицательного магнитного сопротивления вследствие спинспинового обменного взаимодействия между магнитными моментами локализованных и зонных электронов. Специфика новых материалов при учете прикладных аспектов диктует в качестве первостепенного объекта внимания исследователей эффекты инжекции и детектирования спинполяризованных носителей, достаточно длительное время их спиновой релаксации в процессах спинового транспорта, возможность управления спиновой поляризацией воздействием внешнего магнитного илии электрического полей . В устройствах спинтроники влияние магнитного поля проявляется особенно наглядно, поскольку величина сопротивления проводника сильно зависит от приложенного поля гигантское магнитосопротивление. С точки зрения управления сопротивлением здесь наиболее привлекательно то, что максимальная величина эффекта может быть достигнута в очень небольших полях порядка Э. Для изучения инжекции и детектирования спинов в полупроводниковых структурах обычно применяют циркулярно поляризованный свет. При этом оптическая ориентация спинов сопровождается генерацией электрического тока. Изучение данного эффекта и его динамики позволяет получать информацию о временах спиновой релаксации и величине спинового расщепления, играющего важную роль в управлении спиновыми процессами, а также дает новый инструмент для изучения симметрии создаваемых структур и процессов спиновой инжекции. Стабильная работа устройств спинтроники, использующих спиновую поляризацию электронного транспорта, естественно, основана на наличии спинполяризованного тока. К факторам, которые препятствуют нормальной работе приборов и сводят на нет спиновую поляризацию, относятся процессы, приводящие к перевороту спина и нарушающие спиновую когерентность. Это столкновения с фононами, другими электронами и примесями. Изменение проекции спина электрона при столкновениях с примесями приводит к исчезновению спиновой поляризации.