КОРРЕЛЯЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, МАГНИТНЫХ И ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОЗИТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИМПЛАНТАЦИЕЙ ИОНОВ 3D-ЭЛЕМЕНТОВ В ОКСИД ЦИНКА

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Просмотров аннотации: 44
Загрузок PDF: 16
pdf (rus)
Опубликован: мар 30, 2016
Ключевые слова:
оксид цинка, ионная имплантация, кобальт, железо, марганец, никель, магнито-сопротивление, намагниченность zinc oxide, ion implantation, cobalt, iron, manganese, nickel, magnetoresisnance, magnetization

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

М. Г. ЛУКАШЕВИЧ
Белорусский государственный университет, Минск

Аннотация

Исследованы электрические, магнитные и гальваномагнитные характеристики композиционных материалов, полученных имплантацией ионов 3d-металлов (Mn+, Fe+, Co+, Ni+) с энергией 40 кэВ в интервале доз 1×1016–1,5×1017 cм-2 при плотности ионного тока 4 мкА/cм2 в оксид цинка. Установлено, что при имплантации Co+ дозой 1,5×1017 cм-2 происходит переход диэлектрик-металл, обусловленный формированием перколяционного проводящего кластера. При имплантации Fe+, Co+ и Ni+ переход не наблюдается. Формирование в модифицированном слое магнитных включений приводит к переходу суперпарамагнетик-ферромагнетик. Оценен диаметр формирующихся при имплантации Co+ и Ni+ кластеров. Показано, что на диэлектрической стороне перехода диэлектрик-металл магниторезистивный эффект обусловлен наличием сильного s-d-взаимодействия, приводящего к спиновому расщеплению примесных состояний и изменению радиуса экранирования или подвижности электронов в подзонах с противоположным направлением спина. На металлической стороне перехода диэлектрик-металл в режиме слабой локализации обнаружен гистерезис магниторезистивного эффекта. Это позволило заключить, что механизмом магниторезистивного эффекта является спин-зависимое рассеяние электронов проводимости на магнитных включениях. Показано, что размерный эффект в поперечном магнитосопротивлении тонкого магнитоупорядоченного слоя обусловлен не проявлением классического или квантового размерных эффектов, а изменением угла между направлением протекающего тока и намагниченностью во внешнем магнитном поле.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Как цитировать
ЛУКАШЕВИЧ, М. Г. (2016). КОРРЕЛЯЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, МАГНИТНЫХ И ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОЗИТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИМПЛАНТАЦИЕЙ ИОНОВ 3D-ЭЛЕМЕНТОВ В ОКСИД ЦИНКА. Вестник Полоцкого государственного университета. Серия С. Фундаментальные науки, (4), 78-89. извлечено от https://journals.psu.by/fundamental/article/view/4201
Выпуск
№ 4 (2016)
Раздел
Физика
Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Биография автора

М. Г. ЛУКАШЕВИЧ, Белорусский государственный университет, Минск

д-р физ.-мат. наук, доц.

Библиографические ссылки

What don’t we know? / Editorial staff // Science. – 2005. – Vol. 309. – Р. 75–102.

Лукашевич, М.Г. Корреляция электрических, магнитных и гальваномагнитных характеристик композитов, полученных имплантацией ионов переходных металлов в полимерные пленки / М.Г. Лукашевич // Материалы, технологии, инструменты. – 2015. – Т. 20, № 1. – С. 61–69.

A comprehensive review of ZnO materials and devices / Ü. Özgür [et al.] // J. Appl. Phys. – 2005. – Vol. 98. – Р. 041301.

Magnetic coupling and electric conduction in oxide diluted magnetic semiconductors / H. Chou [et al.] // Physical review B. – 2003. – Vol. 77. – P. 245210.

Кривоглаз, М.А. Флуктуонные состояния электронов / М.А. Кривоглаз // УФН. – 1973. – Т. 11, Вып. 4. – С. 617–654.

Ferromagnetic structurally disordered ZnO implanted with Co ions / K. Potzger [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2008. – Vol. 93. – P. 232504.

The stopping range of ions in solids [Electronic resource] / J.F. Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark. – New York : Pergamon Press, 1985. (Particle interactions with matter / ed. James F. Ziegler. – U.S.N.A. Annapolis, MD, USA). – Mode of access: http://www.srim.org/. – Date of access: 30.10.2013.

Vander Pauw, L.I. A method of Measuring Specific Resistivity and Hall Effect of Discs of Arbitrary Shape / L.I. Vander Pauw // Phylips. Res. Report. – 1958. – Vol. 13, № 1. – P. 1–9.

Heines, A. Conductivity of weakly insulating amorphous nickel – silicon films below the metal – insulator transition / A. Heines // Phys. Stat. Sol (B). – 1998. – Vol. 205. – P. 237–240.

Bergman, G. Weak localization in thin films / G. Bergman // Phys. Rev. B. – 1984. – Vol. 107, № 1. – P. 1–58.

Мотт, Н. Электронные процессы в некристаллических веществах : в 2 т. / Н. Мотт, Э. Дэвис. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Мир, 1982. – 664 с.

Шкловский, Б.И. Электронные свойства легированных полупроводников / Б.И. Шкловский, Ф.Л. Эфрос. – М. : Наука, 1979. – 416 с.

Structural and electrical properties of granular metal films / B. Abeles [et al.] // Adv. Phys. – 1975. – Vol. 24. – P. 407–461.

Cпин-орбитальное взаимодействие и двумерная слабая локализация в углеродной матрице с нанокластерами кобальта / Ю.А. Бумай [и др.] // ФТТ. – 2005. – Т. 47, № 2. – С. 345–349.

Magnetoresistance in FeCoZr-Al2O3 nanocomposite films containing “metal core-oxide shell” nanogranules / J.A. Fedotova [et al.] // J. Phys. D: Appl. Phys. – 2011. – Vol. 44. – P. 1–12.

Barsoukov, E. Impedance spectroscopy: theory, experiment, and applications / E. Barsoukov, J.R. MacDonald. – Hoboken : Wiley-Interscience, 2005. – 595 p.

Dorman, J.L. Magnetic relaxation in fine-particle systems / J.L. Dorman, D. Fionari, E. Trons // Advances in Chemical Physics. – 1997. – Vol. XCVIII. – P. 283–477.

Modification of magnetic properties of polyethyleneterephthalate by iron implantation / M.G. Lukashevich [et al.] // Nucl. Instr. Meth. B. – 2007. – Vol. 257, № 1-2. – P. 589–592.

Magnetic study of M-type doped barium ferrite nanocrystalline powders / X. Batlle [et al.] // Appl. Phys. – 1993. – Vol. 74, № 5. – Р. 3333–3341.

Федосюк, В.М. Многослойные магнитные структуры / В.М. Федосюк ; под ред. В.П. Федько. – Минск : БГУ, 2000. – 196 с.

Enhanced magnetization of nanoscale colloidal cobalt particles / J.P. Chen, [et al.] / Phys. Rev. – 1996. – Vol. 51, Iss. 15. – P. 11527–11532.

Evidence for coexistence of exchange bias and exchange spring effects in oxidized Co nanocluster assembled films / A.N. Dobrynin [et al.] // New Journal of Physics. – 2007. – Vol. 9. – P. 258.

Киренский, Л.В. Магнетизм / Л.В. Киренский. – М., 2013.

Pfeiffer, H. Determination of anisotropy field distribution in particle assemblies taking into account thermal fluctuations / H. Pfeiffer // Phys. Stat. Sol. a. – 1990. – Vol. 118, № 1. – P. 295–306.

Киреев, П.C. Физика полупроводников / П.C. Киреев. – М. : Высш. шк., 1975. – 583 c.

Mikoshiba, N. Strong – Field magnetoresistance of impurity condaction in n-type Germanium / N. Mikoshiba // Phys. Rev. – 1962. – Vol. 127, № 6. – P. 1962–1969.

McGuire, T.R. Anisotropic magnetoresistance in ferromagnetic 3d alloys / T.R. McGuire, R.I. Potter // IEEE Trans. on Magnetics. – 1975. – Vol. 11, № 4. – P. 1018–1034.

Dietl, T. Effect of thermodynamic fluctuations of magnetization on the bound magnetic polaron in dilute magnetic semiconductors / T. Dietl, J. Spalek // Phys. Rev. B. – 1983. – Vol. 28, №3. – P. 1548–1563.

Электропроводность и магнитные свойства тонких пленок оксида цинка, легированного кобальтом / В.Г. Кытин [и др.] // ФТП. – 2010. – Т. 44, № 3. – С. 164–169.

Magnetoresistance of 3d transition-metal-doped epitaxial ZnO thin films / Z. Jin [et al.] // Physica E. – 2001. – Vol. 10. – P. 256–259.

Magnetoresistance in laser-deposited Zn1–xCoxO thin films / J.H. Kim Kim [et al.] // Physica B. – 2003. – Vol. 327. – P. 304–306.

Khosla, B.P. Magnetoresistance in Degenerate Cds: Localized Magnetic Moments / B.P. Khosla, J.R. Fischer // Phys. Rev. B. – 1970. – Vol. 2, № 10. – P. 4084–4097.

Tian, Y. Tuning magnetoresistance and exchange coupling in ZnO by doping transition metals / Y. Tian, Y. Li, T. Wu // Appl. Phys. Lett. – 2011. – Vol. 99. – P. 222503.

Magnetotransport properties of InMnSb magnetic semiconductor thin films / J.A. Peters [et al.] // Phys. Rev. B. – 2010. – Vol. 82. – P. 205207.

Raich, M.E. Single – scattering – path approach to the negative magnetoresistance in the variable – range – hopping regime for two – dimensional electron systems / M.E. Raich, F. Wessels // Phys. Rev. B. – 1993. – Vol. 43, № 23. – P. 15609–15621.

Jullire, M. Tunneling between ferromagnetic films / M. Jullire // Physics Letters. – 1975. – Vol. 54 A, № 3. – P. 225–226.

Bound magnetic polarons and p-d exchange interaction in ferromagnetic insulating Cu-doped ZnO / Yufeng Tian [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2011. – Vol. 98. – P. 162503.

Иоселевич, А.С. Флуктуационный механизм прыжковой проводимости в полумагнитных полупроводниках / А.С. Иоселевич // Письма в ЖЭТФ. – 1986. – Т. 43, № 3. – С. 148–151.

Batlle, X. Finite-size effects in fine particles: magnetic and transport properties / X. Batlle, A. Labarta // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2002. – Vol. 35, № 6. – P. R 15.

Rubin, S. Well – defined Co clusters in an Ag matrix: A model system for the giant magnetoresistance in granylar films / S. Rubin, M. Holdenried, H. Micklitz // Eur. Phys. J. B. – 1998. – Vol. 5. – P. 23–28.

Bean, C.P. Superparamagnetism / C.P. Bean, J.D. Livigston // J. Appl. Phys. Supplement. – 1959. – Vol. 30, № 4. – P. 120S – 129S.

Lippman, H.J. Der geometrieinflus auf den transversalen magnetischen widerstandseffekt bei rechteckformigen halbleiterplatten / H.J. Lippman, F. Kurt // Zs. Naturforch. – 1958. – Vol. 13 a, № 6. – P. 462–474.

Размерный эффект в магнитосопротивлении 2D электронного газа гетероперехода GaAs/AlGaAs / Ю.А. Бумай [и др.] // Вестн. БГУ. Сер. 1. Физика, математика, механика. – 2004. – № 3. – С. 48 – 53.

Magnetoresistance and Hall effect near the metal-insulator transition of n-type Cd0.95Mn0.05Te / Y. Shapira [et al.] // Phys. Rev. B. – 1990. – Vol. 41. – P. 5931–5941.