Structure and chemical composition of grain boundaries in the magnetic semiconductor GaSb<Mn>

Владимир Петрович Саныгин; Ольга Николаевна Пашкова; Александр Дмитриевич Изотов

doi:10.17308/kcmf.2021.23/3533

Владимир Петрович Саныгин Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской академии наук, Ленинский проспект, 31, Москва 119991, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-1261-6895
Ольга Николаевна Пашкова Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской академии наук, Ленинский проспект, 31, Москва 119991, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-2102-1025
Александр Дмитриевич Изотов Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской академии наук, Ленинский проспект, 31, Москва 119991, Российская Федерация https://orcid.org/0000-0002-4639-3415

DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3533

Ключевые слова: магнитные полупроводники, антимонид галлия, дефекты кристаллической решетки, магнитные кластеры

Аннотация

Исследованы структура и химический состав межзеренных границ в магнитном полупроводнике GaSb<Mn>. Установлено, что закалка расплава GaSb с 2 % Mn приводит к образованию текстурированного поликристалла (111). Границы зерен текстуры образованы расщепленными 60-градусными дислокациями с линиями дислокаций <110>. Микровключения на основе ферромагнитного соединения MnSb расположены на дефектах упаковки расщепленных
дислокаций. Химические составы микровключений отличаются друг от друга, однако их средний состав близок к Mn1.1Sb. Синтезированный GaSb<Mn> является магнитомягким ферромагнетиком с коэрцитивной силой 10 Э, а магнитное состояние материала приближается к суперпарамагнитному

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Владимир Петрович Саныгин, Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской академии наук, Ленинский проспект, 31, Москва 119991, Российская Федерация

к. х. н., с. н. с. лаборатории полупроводниковых и диэлектрических материалов, Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, Москва,
Российская Федерация; e-mail: sanygin@igic.ras.ru

Ольга Николаевна Пашкова, Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской академии наук, Ленинский проспект, 31, Москва 119991, Российская Федерация

к. х. н., с. н. с. лаборатории полупроводниковых и диэлектрических материалов, Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, Москва, Российская Федерация; e-mail:
olg-pashkova@yandex.ru

Александр Дмитриевич Изотов, Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской академии наук, Ленинский проспект, 31, Москва 119991, Российская Федерация

д. х. н., член-корреспондент РАН, гл. н. с. лаборатории полупроводниковых и диэлектрических материалов, Институт общей и неорганической химии им. Н. С.
Курнакова РАН, Москва, Российская Федерация;
e-mail: izotov@igic.ras.ru

Литература

Ivanov V. A., Aminov T. G., Novotortsev V. M., Kalinnikov V. T. Spintronics and spintronics materials. Russian Chemical Bulletin. 2004;53(11): 2357-2405. https://doi.org/10.1007/s11172-005-0135-5

Pulzara-Mora С., Pulzara-Mora A., Forero-Pico A., Ayerbe-Samaca M., Marques-Marchan J., Asenjo A., Nemes, N. M., Arenas D., Saez Puche R. Structural, morphological and magnetic properties of GaSbMn/Si(111) thin films prepared by radio frequency magnetron sputtering. Thin Solid Films. 2020;705: 137971. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2020.137971

Dmitriev A. I., Kochura A. V., Kuz’menko A. P., Parshina L. S., Novodvorskii O. A., Khramova O. D., Kochura E. P., Vasil’ev A. L., Aronzon B. A. Effect of Heat Treatment on the Dispersion of the Magnetic Anisotropy of MnSb Nanoinclusions Embedded in Thin GaMnSb Films. Physics of the Solid State. 2019;61(4): 523–529. https://doi.org/10.1134/S1063783419040073

Doria-Andrade J., Pulzara-Mora C., Bernal- Correa R., Rosales-Rivera A., Pulzara-Mora Á. Segregation of Mn into GaAsMn thin films prepared by magnetron sputtering. Materia-Rio De Janeiro. 2020;25(4): E-12884. https://doi.org/10.1590/s1517-707620200004.1184

Yokoyama M., Ogawa T., Nazmul A. M., Tanaka M. Large magnetoresistance (> 600 %) of a GaAs : MnAs granular thin film at room temperature Journal of Applied Physics. 2006;99(8): 08D502. https://doi.org/10.1063/1.2151817

Rednic L., Deac I. G., Dorolti E., Coldea M., Rednic V., Neumann M. Magnetic cluster developement in In1−xMnxSb semiconductor alloys. Open Physics. 2010;8(4): 620–627. https://doi.org/10.2478/s11534-009-0140-7

Tran L., Hatami F., Masselink W. T., Herfort J., Trampert A. Distribution of Mn in ferromagnetic (In,Mn)Sb films grown on (0 0 1) GaAs using MBE. Journal of Crystal Growth. 2011;323(1): SI 340–343 (Special Issue). https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2010.10.127

Overberg M. E., Gila B. P., Thaler G. T., Abernathy C. R., Pearton S. J., Theodoropoulou N. A. et. al. Room temperature magnetism in GaMnP produced by both ion implantation and molecularbeam epitaxy. Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures. 2002; 20(3): 969–973. https://doi.org/10.1116/1.1477424

Sobolev N. A., Oliveira M. A., Rubinger R. M., Neves A. J., Carmo M. C., Lesnikov V.P., Podolskii V. V., Danilov Y. A., Demidov E. S., Kakazei G. N. Ferromagnetic resonance and Hall effect characterization of GaMnSb layers. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. 2007;20(6): 399-403. https://doi.org/10.1007/s10948-007-0243-6

Hartmann Th., Lampalzer M., Klar P. J., Stolz W., Heimbrodt W., von Nidda H. A. K., Loidl A., Svistov L. Ferromagnetic resonance studies of (Ga,Mn) As with MnAs clusters. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2002;13(2-4): 572–576. https://doi.org/10.1016/s1386-9477(02)00180-7

Chen C., Chen N., Liu L., Li Y., Wu J. Ga1-xMnxSb grown on GaSb substrate by liquid phase epitaxy. Journal of Crystal Growth. 2004;260(1-2): 50–53. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2003.08.022

Yoshizawa H., Toyota H., Nakamura S., Yamazaki M., Uchitomi N. Structural and ferromagnetic properties of InMnAs thin films including MnAs nanoclusters grown on InP substrates. Thin Solid Films. 2017;622: 136–141. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2016.12.020

Novak J., Dujavova A., Vavra I., Hasenoehrl S., Reiffers M. Magnetic properties of InMnAs nanodots prepared by MOVPE. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2013;327: 20-23. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2012.09.041

Liu J. D., Hanson M. P., Peters J. A., Wessels B. W. Magnetism and Mn Clustering in (In,Mn)Sb magnetic semiconductors. ACS Applied Materials & Interfaces. 2015;7(43): 24159–24167. https://doi.org/10.1021/acsami.5b07471

Yakovleva E. I., Oveshnikov L. N., Kochura A. V., Lisunov K. G., Lahderanta E., Aronzon B. A. Anomalous Hall effect in the In1-x Mn (x) Sb dilute magnetic semiconductor with MnSb inclusions. JETP Letters. 2015;101(2): 130–135. https://doi.org/10.1134/s0021364015020149

Sanygin V. P., Tishchenko E. A., Shi D. H., Izotov A. D. Concept of impurity-dislocation magnetism in III-V compound semiconductors. Inorganic Materials. 2013;49(1): 6–13. https://doi.org/10.1134/s0020168513010147

Blavette D., Cadel E., Fraczkiewicz A., Menand A. Three-dimensional atomic-scale imaging of impurity to line defects. Science. 1999;286(5448): 2317–2319. https://doi.org/10.1126/science.286.5448.2317

Nechaev Yu. S. Metallic materials for the hydrogen energy industry and main gas pipelines: complex physical problems of aging, embrittlement, and failure. Physics-Uspekhi. 2008;51(7): 681–697. https://doi.org/10.1070/pu2008v051n07abeh006570

Strel’chenko S. S., Lebedev V. V. Soedineniya A3B5[Compounds A3B5] Moscow: Metallurgiya Publ.; 1984. 144 p. (In Russ.)

Fizicheskie velichiny. Spravochnik pod redaktsiei Grigor’eva I. S., Meilikhova E. Z. [Physical quantities. Handbook. I. S. Grigoriev, E.Z. Meilikhov (eds.)]. Moscow: Energoatomizdat Publ.; 1991. 1232 p. (In Russ.)

Osip’yan Yu. A. Elektronnye svoistva dislokatsii v poluprovodnikakh [Electronic properties of dislocations in semiconductors.]. Moscow: Editorial URSS Publ.; 2000. 314 p. (In Russ.)

Hull D. Introduction to dislocations. Oxford, New York: Pergamon Press; 1984. 257 p.

Diagrammy sostoyaniya dvoinykh metallicheskikh sistem: Spravochnik: v 3 t. Kn. 1 [State diagrams of double metal systems: Handbook: In 3 vols. Book 1] / N. P. Lyakisheva (ed.). Moscow: Mashinostroenie Publ; 2001. 872 p. (In Russ.)

Bean C. P., Livingston J. D. Superparamagnetism. Journal of Applied Physics 1959;30: S120. https://doi.org/10.1063/1.2185850