МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЯ, ЛЕГИРОВАННОГО ПРИМЕСНЫМИ АТОМАМИ МАРГАНЦА
Ключевые слова:
кремний, марганец, примесь, диффузия, нанокластер, гистерезис петля.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.
Библиографические ссылки
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.
Таскин А.А., Тишковский Е.Г. Образование квазимолекул Se в кремнии легированном селеном. ФТП, 1998, т. 32, №11, с. 1306.
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.
Юнусов М. С. и др. О некоторых закономерностях электронного спектра примесных атомов d – элементов в кремнии. ФТП. 1995.т.4. с.714.
Мирсагатов Р.М. Метасбильность центров марганца в твердых растворах кремний-германий. ФТП. 1992, в.3, с.427.
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.
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).
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).
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).
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.
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.
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.
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.
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).
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.
