Исследование электрических свойств сульфидов марганца, допированных ионами тулия и иттербия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Материалы, обнаруживающие связь между электрическими и магнитными свойствами, являются привлекательными для возможного использования в качестве элементной базы в микроэлектронике, спинтронике, сенсорных устройствах. Соединения с переменной валентностью проявляют ряд фазовых переходов металл-диэлектрик, магнитных фазовых переходов, включая изменения магнитных свойств без изменения магнитной симметрии.

Перспективными материалами для изучения этих эффектов являются катион замещенные соединения Mn1−xRexS (Re = 4f элементы), синтезированные на основе антиферромагнитного полупроводника моносульфида марганца. Последнее имеет практическую значимость в разработке новых материалов для датчиков температуры, широко используемых в металлургической отрасли.

Проведены исследования структурных и электрических свойств соединений с переменной валентностью TmXMn1-ХS (0 ≤ X ≤ 0.15) и TmXMn1-ХS (0 ≤ X ≤ 0.25) в области температур 80–1100 K. Определены области существования твердых растворов сульфидов TmХMn1–ХS с ГЦК решеткой типа NaCl. Установлено уменьшение проводимости при замещении катионов марганца ионами тулия и более резкое увеличение постоянной решетки по сравнению с законом Вегарда. При замещении ионами иттербия проводимость увеличивается с ростом концентрации и температурная зависимость имеет вид, типичный для полупроводников.

Об авторах

Степан Олегович Коновалов

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Автор, ответственный за переписку.
Email: kco.konovalov@yandex.ru

Аспирант

Россия, 660037, г. Красноярск, проспект имени газеты «Красноярский рабочий», 31

Ольга Борисовна Бегишева

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Email: fisenko_o@mail.ru

Аспирант

Россия, 660037, г. Красноярск, проспект имени газеты «Красноярский рабочий», 31

Хишем Абдельбаки

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Email: Abdel.hichem@outlook.fr

аспирант

Россия, 660037, г. Красноярск, проспект имени газеты «Красноярский рабочий», 31

Ульяна Ильинишна Рыбина

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Email: rybinau@mail.ru

Студент

Россия, 660037, г. Красноярск, проспект имени газеты «Красноярский рабочий», 31

Михаил Юрьевич Юхно

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Email: 5993664@gmail.com

Студент

Россия, 660037, г. Красноярск, проспект имени газеты «Красноярский рабочий», 31

Список литературы

  1. Eerenstein W., Mathur N.D., Scott J.F. Dielectric and Magnetic Properties of Nano-Structure BiFeO3 Doped with Different Concentrations of Co Ions Prepared by Sol-Gel Method // Multiferroic and Magnetoelectric Materials // Nature Journal. 2006. Vol. 442, No. 7104. P. 759–765.
  2. Физические свойства халькогенидов редкоземельных элементов / А. В. Голубков, Е. В. Гончарова, В. П. Жузе и др. Л. : Наука, 1973. C. 304.
  3. Аплеснин C. C., Ситников М. Н. Магнитотранспортные эффекты в парамагнитном состоянии в GDXMN1− XS. // Письма в ЖЭТФ. 2014. Т. 100, В. 1-2. С. 104–110.
  4. Influence of magnetic ordering on the resistivity anisotropy of α-MNS single crystal / S. S. Aplesnin, G. A. Petrakovskii, L. I. Ryabinkina et al. // Solid State Communications. 2004. Vol. 129, Iss. 3. P. 195–197.
  5. Aplesnin S. S. Spin liquid and quantum effect in antiferromagnets. Palmarium Academic Publ. 2012. P. 140.
  6. Magnetic and thermophysical properties of GdxMn1–xS solid solutions / S. S. Aplesnin, О. B. Roma-nova, M. V. Gorev et al. // J. Phys.: Cond. Matt. 2013. Vol. 25. P. 025802.
  7. Nonuniform Magnetic States and Electrical Properties of Solid Solutions / S. S. Aplesnin, A. M. Khar’kov, E. V. Eremin et al. // IEEE Transactions on magnetics. 2011. Vol. 47. P. 4413–4416.
  8. Рябинкина Л. И., Романова О. Б., Аплеснин С. С. Сульфидные соединения MeXMn1-XS(Me = Cr, Fe, V, Co): технология, транспортные свойства и магнитное упорядочение // Известия российской академии наук. Серия физическая. 2008. T. 72, В. 8. С. 1115–1117.
  9. Metal-insulator transition and magnetic properties in disordered systems of solid solutions MEXMN1-XS / L. I. Ryabinkina, G. A. Petrakovskii, G. V. Loseva, S. S. Aplesnin // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1995. Vol. 140-144, Iss.1. P. 147–148.
  10. Спин-зависимый транспорт в монокристалле alpha-MNS / С. С. Аплеснин, Л. И. Рябинкина, Г. М. Абрамова и др. // Физика твердого тела. 2004. Т. 46, В. 11. С. 2000–2005.
  11. Metall-semiconductors transition in SmXMn1-XS solid solutions / S. S. Aplesnin, O. B. Romanova, A. M. Har'kov // Physica Status Solidi (B): Basic Solid State Physics. 2012. Vol. 249, Iss. 4. P. 812–817.
  12. Understanding the valence of rare earths from first-principles theory / P. Strange, A. Svane, W. M. Temmerman et al. // Letters to nature. 1999. Vol. 399, Iss. 6738. P. 756–758.
  13. Derr J., Kneel G., Sake B., M´easson M.-A., Flouquet J. J. Valence and magnetic ordering in intermediate valence compounds : TmSe versus SmB6 // J. Phys.: Condens. Matter. 2006. Vol. 18. P. 2089–2106.
  14. Изменение валентности тулия в соединениях TmSb1- xTex / М. Н. Абдусалямова, П. А. Алексеев, Е. С. Клементьев и др. // Физика твердого тела. 1994. Т. 36, В. 1. С. 145–151.
  15. Aplesnin S.S. A study of anisotropic Heisenberg antiferromagnet with S=1/2 on a square lattice by monte-carlo method // Physica Status Solidi (B): Basic Solid State Physics. 1998. Vol. 207, Iss. 2. P. 491–498.
  16. Aplesnin S. S. Dimerization of antiferromagnetic chain with four-spin interactions // Physics of the Solid State. 1996. Vol. 38, Iss. 6. P. 1031–1036.
  17. Аплеснин С. С. Неадиабатическое взаимодействие акустических фононов со спинами S = 1/2 в двумерной модели Гейзенберга // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2003. Т. 124, В. 5. С. 1080–1089.
  18. Aplesnin S. S. Quantum Monte-Carlo analysis of the 2d Heisenberg antiferromagnet with S=1/2: the influ-ence of exchange anisotropy // Journal of Physics: Con-densed Matter. 1998. Vol. 10, Iss. 44. P. 10061–10065.
  19. Optical response of YbS and YbO at high pressures and the pressure-volume relation of YbS / K. Syassen, H. Winzen, H. G. Zimmer et al. // Phys. Rev. 1985. B. 32. P. 8246.
  20. Magnetic and electric properties of YbxMn1 − xS alloys / Aplesnin S. S., A. M. Khar’kov, O. B. Romanova et al. // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics volume. 2013. Vol. 77, No. 10. P. 1252–1254.
  21. Matsunami M., Okamura H., Ochiai A., Nanba T. Pressure tuning of an ionic insulator into a heavy electron metal: an infrared study of YbS // Physical review letters. 2009. Vol. 103, Iss. 23. P. 237202.
  22. Магнитные и электрические свойства катионзамещенных сульфидов MeXMn1-XS(Me = Co, Gd) / С. С. Аплеснин, Л. И. Рябинкина, О. Б. Романова и др. // ФТТ. 2009. T. 51, В. 4. C. 661–664.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Коновалов С.О., Бегишева О.Б., Абдельбаки Х., Рыбина У.И., Юхно М.Ю., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.