Электрические свойства твердых растворов MnSe 1-хte х Текст научной статьи по специальности «Физика»

Решетневские Чтения

Изменение температурной зависимости сопротивления по величине и по качественному виду можно объяснить формированием узкой примесной зоны в запрещенной зоне, которая расположена в окрестности химпотенциала для X = 0,2 и с ростом концентрации носителей сдвигается по энергии к дну зоны проводимости для X = 0,3. Изменение величины сопротивления в магнитном поле Н = 0,5 Тл не обнаружено. В образовании зоны проводимости участвуют ?2я орбитали, с перекрытием волновых функций электронов на катионе и анионе по ребрам куба. Можно ожидать, что при концентрации замещения X = 0,33 произойдет протекание по узлам для ионов самария и, соответственно, перехода «металл-диэлектрик».

Итак, в твердом растворе SmxMni_xS с Х = 0,2 наблюдается максимум в температурном поведении сопротивления при Т = 100 K с уменьшением величины сопротивления практически на порядок при понижении температуры. Влияние магнитного поля на транспортные свойства не обнаружено.

Библиографический список

1. Suryanarayanan, R /R. Suryanarayanan, I. A. Smir-nov, G. Brun, S. G. Shul'man // Journal de Physica. 1976. Vol. 37. P. 4-271.

2. Kaneko, M. / T. Kaneko, M. Ohashi, S. Abe, H. Yoshida // Physica. 1977. Vol. 86-88В. P. 224.

3. Аплеснин, С. С. / С. С. Аплеснин [и др.] // ФТТ. 2009. Т. 51. С. 661.

4. Аплеснин, С. С. / С. С. Аплеснин [и др.] // ЖЭТФ. 2008. Т. 133. С. 875.

S. S. Aplesnin, M. A. Lopatina, D. A. Balaev Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

CONDUCTION ANOMALIES IN SOLID SOLUTIONS SmxMni_xS

Conductivity in solid solutions SmXMnJ-XS for Х = 0,2; 0,3 is measured in the region of temperature 80...300 К and magnetic fields up to 0,5. The maximum of the resistance value in the temperature is found for Х = 0,2 composition. The activation energy is determined.

© Аплеснин С. С., Лопатина М. А., Балаев Д. А., 2009

УДК 537.311.3

О. Н. Бандурина, С. С. Аплеснин, О. Б. Романова, Е. В. Еремин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

К. И. Янушкевич

ГО «Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению», Республика Беларусь, Минск

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ М^ех-Де*

В анионзамещенных МпБе1-хТех халькогенидах проведены измерения удельного сопротивления в магнитном поле и в его отсутствии в интервале температур 77 К < Т < 300 К, обнаружен эффект магни-тосопротивления.

Цель работы - изучение влияния замещения селена теллуром на проявление эффекта магнито-сопротивления в твердых растворах М^е1-хТех.

Синтез составов системы MnSe1-xTex с шагом по концентрации х = 0,1 выполнен методом твердофазных реакций. Рентгеноструктурные исследования показали, что в интервале концентраций 0,1 < х < 0,4 в системе М^е1-хТех существуют твердые растворы с элементарной кристаллической ячейкой пространственной группы Бт 3 т (225). Измерения удельного электросопротивления проведены стандартным четырехзондовым компенсационным методом на постоянном токе в интервале температур 77...300 К в магнитном поле до 1 Тл.

Температурные зависимости сопротивления твердых растворов MnSel-xTex для составов х = 0,1 и х = 0,2 представлены на рисунке (часть а). Влияние магнитного поля на транспортные свойства исследовалось двумя способами. Во-первых, измерялось изменение сопротивления MnSe0)9Te0д и MnSe0)8Te0)2 по температуре как в магнитном поле, так и в его отсутствии. Во-вторых, при фиксированной температуре изучались вольт-амперные характеристики в нулевом магнитном поле и в поле Н = 1 Тл. Установлено, что в магнитном поле сопротивление образцов уменьшается, и наибольшее изменение обнаружено в окрестности температуры Нееля у состава х = 0,1 (см. рисунок, часть б).

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокрсмическрй отрасли

Такое поведение характерно для манганитов [1], и для объяснения этого эффекта был предложен ряд моделей, например, рассеяние носителей на флуктуациях статической намагниченности, возникающих из-за флуктуации плотности носителей заряда по кристаллу. В работе [2] предложен модельный гамильтониан с сильным взаимодействием между носителями заряда и локализованными спинами, когда расщепление зоны носителей тока за счет 5-^-взаимодействия со спинами локализованных электронов приводит к максимуму магнитосопротивления. Другой механизм связан с электрон-фононным взаимодействием и изменением в кристаллографической структуре либо кооперативным эффектом Яна-Теллера [3].

Е

ё

ю'

ч п.омн D.OI;

i,г. с1

а

.

Э. (J- ™ с-п (.

В .

г ■ j

Í- ■ >-, ; IE ■ "1 ~ -i """

Ü SÚ '. '

. ■ н

■

12С 160 ECd 24.D

Т. К б

Измерение удельного электросопротивления:

а - температурная зависимость удельного сопротивления MnSe1-xTex дляХ = 0,1 (1), 0,2 (2); б - относительное изменение величины удельного сопротивления в поле 1 Тл для Х = 0,1 (1), 0,2 (2)

В случае твердых растворов MnSe1-xTex немонотонное поведение магнитосопротивления от температуры в парафазе для двух концентраций х = 0,1; х = 0,2 коррелирует с гистерезисом магнитной восприимчивости в интервале температур

ДГ ~ 120...340 K, обнаруженном при нагревании и охлаждении этих образцов в магнитном поле.

Моноселенид марганца MnSe при температурах T < 250 K находится в двухфазном состоянии: обладает кубической и гексагональной структурой. В MnTe со структурой типа В81 формируется антиферромагнитный порядок, состоящий из спинов, ферромагнитно упорядоченных в гексагональной плоскости и направленных антипаралельно в соседних плоскостях при температурах T < TN. В областях дислокации анионов теллура по узлам решетки твердых растворов MnSei-xTex возможно формирование магнитных кластеров с нечетным числом ферромагнитных слоев, обладающих достаточно большой величиной магнитного момента. Естественно, что образованные таким образом кластеры хаотически распределены по решетке. Очевидно также, что электроны, локализованные в кластерах, способны к туннелированию с различной вероятностью при параллельной и антипараллельной направленности магнитных моментов в кластерах. Внешнее магнитное поле стремится выстроить магнитные моменты кластеров по полю и тем самым усиливает туннелирование электронов и уменьшает сопротивление. На увеличение вклада ферромагнитного взаимодействия в твердых растворах указывает уменьшение величины парамагнитной температуры Кюри 0Р, которая убывает от -350 до -280 K при изменении концентрации х от 0,1 до 0,4 соответственно.

Таким образом, в твердых растворах системы MnSe1-xTex (0,1 < х < 0,4) механизм магнитосо-противления, вероятнее всего, обусловлен обменным взаимодействием носителей тока с локализованными спинами.

Библиографический список

1. Нагаев, Э. Л. / Э. Л. Нагаев // УФН. 1996. № 166. С. 833.

2 Aplesnin, S. S. / S. S. Aplesnin, N. I. Piskunova // Physics. 2006.Vol. 18. P. 6859.

3. Inoue, J. / J. Inoue, S. Maekawa // Phys. Rev. Lett. 1995. Vol. 74. P. 3407.

O. N. Bandurina, S. S. Aplesnin, O. B. Romanova, E. V. Eremin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk.

K. I. Yanushcevich State Scientific Production Association «Material Science Center of the National Academy of Sciences of Belarus», Belarus, Minsk

ELECTRICAL PROPERTIES OF MnSEI-XIW SOLID SOLUTIONS

For anion-substituted MnSei_xTex chalcogenides, a resistance upon cooling in zero and nonzero magnetic fields in the temperature range 77... 300 K have been measured. In the MnSe1-xTex solid solutions a magnetoresistance effect has been found.

© Бандурина О. Н., Аплеснин С. С., Романова О. Б., Янушкевич К. И., Еремин Е. В., 2009