Управление характеристиками тонкопленочных магнитных полупроводников при плавном изменении состава

Номер гранта:15-07-04142
Область научного знания:инфокоммуникационные технологии и вычислительные системы
Тип конкурса: (а)(а) конкурс проектов фундаментальных научных исследований
Год выполнения:2015г.
Руководитель: Черебыло ЕленаАнатольевна
Статус заявки:поддержана

Аннотация к заявке:

Тонкие пленки Si1-xMnx с небольшим избытком Mn (x=0.52 и x=0.55), ZnO:Co (20% Co), пленки эвтектик GaSb:Mn иInSb:Mnхарактеризуются высокотемпературным ферромагнетизом (ФМ) и обладают удельным сопротивлением, типичным для сильно вырожденных полупроводников, что делает их перспективными для создания спин-инжекционных структур. Будут созданы пленки Si1-xMnx, ZnO:Co, GaSb:Mn, InSb:Mnметодом импульсного лазерного осаждения (ИЛО) с управлением энергетическим спектром осаждаемых частиц, что позволяет изменять скорость осаждения различных компонент мишени и изменять состав пленки при напылении из одной мишени, что позволит выявить оптимальные условия для достижения максимальной температуры ферромагнитного перехода, регистрируемого как по намагниченности, так и аномальному эффекту Холла. Будет проведено исследование структуры и химического состава пленок с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, рентгеноструктурного анализа иэлектронной микроскопии.комплексное изучение магнитных и магнитотранспортных свойств, включающее исследования намагниченности, аномального эффекта Холла и магнетосопротивленияв исследуемых пленках.

Аннотация к отчету по результатам реализации проекта:

Цель проекта заключается в создании высокотемпературных ферромагнитных полупроводниковых материалов одновременно обладающих высокой температурой Кюри и спиновой поляризацией носителей и исследовании физических свойств полупроводниковых магнитных материалов, перспективных для применения в качестве элементной базы наноэлектронных систем, основанных на использовании эффектов переноса электронного спина в твердотельных объектах. В соответствии с этим были синтезированы и исследованы: 1. Тонкие пленки GaSb:Mn с небольшим отклонением от эвтектики с магнитными нановключениями и температурой Кюри, заметно превышающей комнатную и с высокой подвижностью носителей заряда. Исследованы их электрофизические и магнитные свойства. Методами зондовых, магнитометрических и электрофизических измерений исследованы тонкие пленки GaSb:Mn и определена природа высокотемпературного ферромагнетизма в тонких пленках GaSb:Mn. 2. Тонкие ферромагнитные пленки In1-xMnxSb с содержанием Mn до 20% и диодные структуры на их основе. Исследованы их электрофизические и магнитные свойства. Методом ВАХ исследовано магнетосопротивление тонких ферромагнитных пленок InSb:Mn с концентрацией Mn до 10%. 3. Получены тонкие пленки Si1-xMnx (х~0,5) c небольшим отклонением от стехиометрии, обуславливающим температуру Кюри, превышающую комнатную. Отработаны различные условия роста пленок на монокристаллических подложках. Показано, что пленки Si1-xMnx как из монокристаллической мишени SiMn, так и из поликристаллической мишени имеют состав с х=0,52—0,53. Получено значение температуры Кюри 370К. Методом РФЭС установлено наличие магнитных нановключений. Методом электронной просвечивающей микроскопии установлен атомарный состав пленок Si1-xMnx (x=0.52) и GaSb:Mn, определены позиции, занимаемые магнитными атомами и наличие магнитных нановключений. Магнитные нановключения в результате обменного взаимодействия приводит к спиновой поляризации носителей и магнитному упорядочению. В итоге установлена природа и механизмы магнитного упорядочения в полупроводниках с высокотемпературным ферромагнетизмом. 4. Разработан метод получения пленок ZnO:Co с концентрацией кобальта до 45% из керамических мишеней ZnO+Co2О3. Исследованы их электрофизические, структурные и магнитные свойства. Намагниченность насыщения тонкой плёнки Zn0,92Co0,08Oy равна 55 эмю/см3, коэрцитивная сила Hc – 26 Э, значение температуры ферромагнитного перехода ТС>300K.
Аннотации к заявке и отчету приведены в авторской редакции. по состоянию на 27.05.2019.

Библиография

Приведена в авторской редакции.
Помог ли вам материал?
0    0