МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЯ, ЛЕГИРОВАННОГО ПРИМЕСНЫМИ АТОМАМИ МАРГАНЦА
Ключевые слова:
кремний, марганец, диффузия, нанокластер, гистерезис петля.Аннотация
Аннотация. Введение. Исследования магнитных свойств образцов кремния легированного примесными атомами марганца в области низких температур (Т=30 К) было обнаружено ферромагнитное свойства которые имели следующие параметры Ms=3.41·10-3 emu/cm-3 (намагниченность насыщенное), Mr=4.24·10-4 emu/cm-3 (остаточная намагниченность) и Hc=158 Oe (коэрцитивная сила). Показано возможности создание на основе образцов кремния диффузионно-легированного примесными атомами марганца магнитных датчики и спинтронных устройства. Показано, что образцы кремния легированного примесными атомами марганца можно рассматривать как новый магнитный полупроводниковый материал.
Методы и материалы. Магнитные свойства образцов кремния легированного примесными атомами марганца исследовалось в магнетометре марки “Quantum Design MPMS-3 SQUID VSM” при температуре Т=30 К. Результаты исследования показали что при низких температурах Т < Ткр (Ткр – температура Кюри) в образцах кремния с нанокластерами примесных атомов марганца появляется ферромагнитные свойства.
Результаты. Исследовании магнитных свойств образцов p-Si <B, Mn> в области низких температур Т=30 К показало, что появляется ферромагнитное состояние. Эти исследования показали, что методом диффузии примесных атомов марганца в кремний можно получить новый магнито-чувствительный полупроводниковый материал. Установлено что магнитные свойства полученных образцов завысить от зарядового и спинового состояния примесных атомов марганца в образованных нанокластерах.
Заключение. Высокая концентрация образованных много заряженных нанокластеров примесных атомов марганца (BMn4) и наблюдаемое в них ферромагнитное состояние при Т=30 К с параметрами позволяет использовать этот материал для создания новых видов приборов в спинтроники.
Скачивания
Библиографические ссылки
[1] Бахадырханов М.К., Исамов С.Б., Зикриллаев Н.Ф., Хайдаров К. Наноразмерная варизонная структура в кремнии с многозарядными нанокластерами // Микроэлектроника. 2013. Т. 42. № 6. С. 444-446.
[2] Таскин А.А., Тишковский Е.Г. Образование квазимолекул Se в кремнии легированном селеном. ФТП, 1998, т. 32, №11, с. 1306.
[3] Фистуль В.И., Казакова В.М., Бобриков Ю.А., Рябцев А.В., Абдурахманов К.П., Зайнабидинов С., Камилов Т.С., Утамурадова Ш.Б. О состоянии примесных ионов марганца в кремнии // Физика и техника полупроводников. – Санкт–Петербург, 1982.– Т. 16.– В.5– С. 939-941.
[4] Юнусов М. С. и др. О некоторых закономерностях электронного спектра примесных атомов d – элементов в кремнии. ФТП. 1995.т.4. с.714.
[5] Мирсагатов Р.М. Метасбильность центров марганца в твердых растворах кремний-германий. ФТП. 1992, в.3, с.427.
[6] М.К. Бахадырханов, С.Б. Исамов, Н.Ф. Зикриллаев., Х.М. Илиев, Г.Х. Мавлонов, С.В. Ковешников, Ш.Н. Ибодуллаев, Функциональные возможности кремния с нанокластерами атомов марганца. // Электронная обработка материалов. 2020. т. 56. № 2. С. 21-27.
[7] М. Bolduc, C. Awo-Affouda, A. Stollenwerk, M. B. Huang, F. G. Ramos, G. Agnello, and V. P. LaBella, Ферромагнетизм при температуре выше комнатной в Si, имплантированном ионами Mn. Physical Review B 71, 033302 (2005).
[8] С. Awo-Affouda, M. Bolduc, M. B. Huang, F. G. Ramos, K. A. Dunn, B. Thiel, G. Agnello, and V. P. LaBella, Влияние температуры отжига на структуру ферромагнитного кремния, имплантированного Mn, Journal of Vacuum Science and Technology, A 24, 1644 (2006).
[9] М.K. Bakhadyrkhanov, Kh.M. Iliev, G.Kh. Mavlonov, K.S. Ayupov, S.B. Isamov, S.A. Tachilin, Кремний с магнитными нанокластерами атомов марганца — новый класс фотомагнитных материалов, Technical Physics, M 64(3) 385 (2019).
[10] Liu Xingchong., Zhang Fengming. Ferromagnetism dependence on hole carriers in polycrystalline silicon films co-doped with Mn and B. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2009. p. 4103-4107.
[11] F.M. Zhang, Y. Zeng, J. Gao, X.C. Liu, X.S. Wu, Y.W. Du. Ferromagnetism in Mn-doped silicon. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2004. p. 216-218.
[12] Y.H. Kwon, T.W. Kang, H.Y. Cho, T.W. Kim. Formation mechanism of ferromagnetism in Si1-x Mnxdiluted magnetic semiconductors, Solid State Communications, 136 (2005) 257–261.
[13] Z.M. Saparniyazova., M.K. Bakhadyrkhanov., O.E. Sattorov., N. Norkulov., D. Zh. Asanov., Interaction between multiply charged manganese nanoclusters and sulfur atoms in silicon. Inorganic materials, 48(4), pp. 325-328, 2012.
[14] Z. A. Yunusov, S. U. Yuldashev, K. T. Igamberdiev, Y. H. Kwon, T. W. Kang, M. K. Bakhadyrkhanov, S. B. Isamov, N. F. Zikrillaev, Journal of the Korean Physical Society, Ferromagnetic States of p-type Silicon Doped with Mn, 64(10), 1461 (2014).
[15] Н. Ф. Зикриллаев, С. В. Ковешников, Левент Трабзон, Г. X. Мавлонов, Б. К. Исмайлов, Т. Б. Исмаилов, Ф. Э. Уракова., Электронная обработка материалов, Ферромагнитные свойства кремния, легированного атомами марганца. 2024, 60(3), 28–33.
