Тема: ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ РАЗБАВЛЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛУПРОВОДНИКА (Zni_xFex)3As2

Полумагнитные полупроводники или разбавленные магнитные полупроводники (РМП), являются полупроводниковыми материалами, часть катионов в которых замещена на переходный металл или редкоземельный элемент с частично заполненными d- или f- оболочками, соответственно. Ионы магнитной примеси распределяются в решетке статистически. В этих материалах наблюдаются два вида взаимодействий: sp-d (sp-f) обменное взаимодействие зонных носителей и локализованных магнитных моментов ионов магнитной примеси, а так же d-d или (f-f) взаимодействие между магнитными ионами. [1]. Дальнейшее развитие твердотельной электроники тесно связано с привлечением новых материалов. Разбавленные магнитные полупроводники это материалы, потенциально прогнозируемые к применению в современной промышленности, и одновременно интересные благодаря исследованию их разнообразных свойств.
Наиболее интенсивно исследованы РМП на основе полупроводников II-VI, IV-VI групп. Среди РМП наиболее известны соединения на основе Mn [1,2,3,4,5] . Перспективными с точки зрения применения в спинтронике
являются полученные с использованием молекулярно-лучевой эпитаксии (МВЕ) материалы на основе соединений групп III-V , содержащие Mn [6] .
В последнее время возрос интерес к РМП на основе полупроводников группы AIIBV [7]. Теоретические и экспериментальные работы последних лет показали, что С d 3 As 3 является 3D Дираковским полуметаллом, а носителем заряда в монокристаллах арсенида кадмия являются безмассовые дираковсие фермионы [8,9]. Материалы на основе полупроводниковых матриц AIIBV, являются наименее изученной группой РМП в настоящее время.
Тройные и четверные системы (Cd1-xMnx)3As2, (Zn1-xMnx)3As2, (Cd1-x. yZnxMny)3As2 обладают целым спектром магнитных и гальваномагнитных свойств. В этих твёрдых растворах возможно изменять ширину запрещённой зоны, тип проводимости, концентрацию и подвижность носителей заряда, что определяет актуальность их исследования. Выше сказанное подтверждает актуальность получения и исследования новых РМП.
Тема исследования настоящей выпускной квалификационной работы: «Получение и исследование свойств разбавленного магнитного полупроводника (Z п 1 _х F ех)3 As 2».
Актуальность исследования: использование спина наряду с зарядом для реализации спинтронных устройств дает ряд преимуществ по сравнению с современной микроэлектроникой. Для переворота электронного спина магнитным полем требуется значительно меньше энергии, и происходит он быстрее перемещений электронных зарядов под действием электрического поля. Поэтому можно рассчитывать, что управление спиновыми состояниями позволит создавать в будущем сверхмалые логические элементы и компьютерные компоненты большой информационной емкости с огромным быстродействием и малым энергопотреблением. Основным элементом в таких устройствах являются слои РМП с поляризацией носителей заряда по спину.
Объектом исследования является изучение монокристалла (2П1_хРех)зА S2.
Предметом исследования: электропроводность и магнетосопротивления ( Z п 1 _ х F е х)3 AS 2 в интервале температур 1.6- 120К.
Цель исследования: впервые исследовать электропроводность нового РМП (Zni _х F ех)з AS 2.
Исходя из поставленной цели, были сформулированы следующие
задачи исследования:
- подготовить образцы монокристалла (ZnL _х F ех)3 As 2 х=0.01;
- изучить установку Cryogenic Free;
- провести измерения электропроводности нового РМП (ZnL _х F ех)3 As 2 в интервале температур 1.6 К - 120 К;
- проанализировать результаты исследований.
Структура работы.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы.

Купить

В процессе выполнения настоящей квалификационной работы были подготовлены образцы монокристалла (Zn1-xFex)3As2 х = 0.01для исследования электропроводности шестизондовым методом.Была освоена установка Cryogen Free и проведены измерения в интервале температур 1.6:120 K и магнитных полях 1Тл. Было установлено, что основными носителями заряда в исследованном температурном диапазоне являются дырки. По аналогии с РМП содержащими марганец можно предположить, что поведение удельной электропроводности связано с двумя примесными уровнями, вклад которых в изменение концентрации носителей отличается в нулевом и в магнитном поле 1 Тл. Установлено, что подвижность носителей заряда цр = 10-4, (см2В-1с-1) для зависимостей в нулевом и магнитном поле 1 Тл при низких температурах Т = 3К, а при повышении температуры подвижность менялась незначительно.
Проведённое впервые исследование электропроводности нового РМП (Zn1-xFex)3As2 х = 0.01требует дальнейшего уточнения.
Цели и задачи поставленные в данной квалификационной работе можно считать выполненными.

Купить