WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

ном токе и уменьшение ее прыжковой составляющей Однако проведенные в данной работе эксперименты при приближении к T = 60 K, видимо, следует связывать показывают, что увеличение концентрации примеси Ga с высвобождением электронов, захваченных мелкими и вакансий VSe выше значений, при которых обнаружидонорами, из-за уменьшения их энергии активации в вается прыжковая проводимость, приводит к уменьшепроцессе расщепления зоны проводимости на поляризо- нию амплитуды и времен релаксации ФФЭ и ОФФЭ.

ванные по спину подзоны [15]. Спад электропроводности Видимо, пространственная делокализация электронов, ниже 60 K характеризуется постепенным уменьшением захваченных ФИ центрами, приводит к делокализации энергии активации ее от 0.12 до 0.04 эВ. и ДС, из-за чего уменьшаются их собственные частоты.

Амплитуда ФФЭ в Gax Cd1-xCr2Se4, измеряемого при Если раскачивающее магнитное поле с частотой 200 Гц, модулированном (39 Гц) свете по методу, описанному освобождает от центров захвата ДС, непосредственно в работе [7], в области 60 K также проходит через действуя на нее [11], то частичное ее расслабление в максимум. При одной и той же частоте измерения в условиях реализации под действием света прыжковой образцах с x = 0.01 пик значительно более острый, проводимости, видимо, связано с возникновением той чем в неотожженных кристаллах с x = 0.0025. Этот или иной устойчивости (это зависит от температуры) максимум в режиме селективного усиления в большей новых центров захвата ДС, включающих в себя новые степени обязан увеличению времени нарастания ам- доноры, к которым перескакивают фотовозбужденные плитуды ФФЭ при температуре ниже 60 K. В случае электроны. При таких перемещениях ФИ центров ДС измерения ФФЭ при непрерывном свете его амплитуда получает дополнительные степени свободы и ее собв Gax Cd1-xCr2Se4 (x = 0.0025) экспоненциально растет ственная частота падает. Поэтому ФФЭ продолжает от точки Кюри до 40 K (рис. 4, кривая 1). При этом расти вплоть до самых низких температур, не проявляя выделяются 3 участка роста с энергиями активации 0.14, при этом ОФФЭ, только в тех кристаллах, где не 0.088 и 0.024 эВ. Ниже 40 K амплитуда ФФЭ не за- реализуется прыжковая проводимость.

висит от температуры и имеет место ОФФЭ. В ото- На рис. 4 представлены температурные зависиможженных образцах с x = 0.01 ФФЭ возрастает только сти ТСП, измеренной в Gax Cd1-xCr2Se4 (x = 0.0025) до 60 K, ниже также наблюдается ОФФЭ. Казалось бы, после охлаждения образца в темноте (кривая 2) и в двух приведенных случаях результаты должны были после охлаждения на свету (кривая 3). На этих крибыть противоположные. Чем больше x, тем больше вых видны по две четко выраженные особенности.

должно приходиться на единичный интервал энергии В случае охлаждения в темноте низкотемпературный Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 800 А.А. Абдуллаев пик больше по величине, чем в случае охлаждения на свету, а высокотемпературный пик в первом случае меньше, чем во втором. Эти различия говорят о конкурирующем механизме участия мелких доноров в захвате электронов. В случае охлаждения в темноте первыми захватывают электроны центры с большими сечениями захвата и из-за кулоновского взаимодействия блокируют захваты на соседние уровни с меньшими сечениями захвата, хотя у них энергии активации и больше. При охлаждении на свету, поскольку захваты начинаются при более высоких температурах, первыми захватывают электроны те центры, у которых больше Рис. 5. Схема предполагаемых электронных переходов в энергия активации. Подобная картина наблюдается и Gax Cd1-xCr2Se4, ответственных за возникновение фотоферрона температурной зависимости ФФЭ, измеряемого в магнитного эффекта, остаточного ферромагнитного эффекта и его инфракрасное гашение.

режиме работы автогенератора. Частота автогенератора при охлаждении на свету больше, чем при охлаждении в темноте до тех же температур и с той же скоростью охлаждения. Это говорит о более раннем (при более энергией, в отличие от довольно глубоких уровней Ga, высоких температурах) возникновении ОФФЭ при охламогут обмениваться электронами с зоной проводимости ждении на свету. ТСП в районе низкотемпературных и обеспечивать обратимый ФФЭ при 40 < T < 130 K.

особенностей для двух случаев, изображенных кривыПроисхождение этих мелких доноров, обменивающихся ми 2 и 3, растет с энергиями активации 0.06 и 0.04 эВ электронами и с зоной проводимости, и с уровнями соответственно, а анализ высокотемпературного крыла Ga, а возможно, и с ионами Cr, по-видимому, связано кривой 3 дает значение 0.083 эВ. Спад ФФЭ с такой с кулоновским взаимодействием элементов, из которых же энергией активации (0.086 эВ) происходит в области состоят ФИ центры стабилизации ДС. Поэтому в облаболее высоких температур, где ТСП почти исчезает, сти 40–130 K даже от глубоких уровней Cr2+ через ионы т. е. при температурах где ТСП сильно выражена, ФФЭ Ga и эти мелкие доноры стекает фотоиндуцированный находится в состоянии насыщения.

заряд в зону проводимости и оттуда рекомбинирует, при Приведенные экспериментальные результаты и анализ этом ФИ центры разрушаются.

данных из литературных источников позволяют сделать На рис. 5 представлена примерная схема расположевывод об определяющей роли мелких уровней прилипания энергетических уровней, ответственных за ФФЭ, ния неравновесных электронов в образовании центров ОФФЭ и его ИК гашение в Gax Cd1-xCr2Se4. Поглостабилизации ДС и проявлении ФФЭ. Эти центры предтив квант света, электрон из узкой 3d-зоны Cr3+ пеставляют собой не просто ионы Cr2+, а сложные ассоциреходит в вышележащую зону проводимости, откуда ации или дефектные молекулы, включающие в себя эти ионы. То, что при больших концентрациях вакансий VSe сразу захватывается на уровень Ga3+, переводя его в состояние Ga2+. Вместо состояния Cr3+, лишившегося ФФЭ исчезает, говорит о необходимом участии в этих электрона, ниже 3d-зоны возникает уровень Cr4+, котоассоциациях также акцепторных центров, выводящих рый, обмениваясь электронами с валентной зоной, мообразец из состояния насыщения по отношению к ФФЭ.

жет промигрировать подальше от иона Ga2+, уменьшая Здесь следует подчеркнуть, что степень компенсации и тем самым вероятность рекомбинации. Из-за возникшей вместе с ним амплитуда ФФЭ в кристаллах, выращенразницы по энергии ион Ga2+ отдает электрон или в ных из растворов-расплавов, больше, чем в выращензону проводимости через мелкие доноры, обозначенные ных методом жидкофазного транспорта. А поскольку на рис. 5 знаком Nt, откуда онрекомбинирует с Cr4+, или в обоих типах кристаллов максимум амплитуды ФФЭ же отдает электрон близлежащему иону Cr3+, который наблюдается при одних и тех же концентрациях Ga, переходит в состояние Cr2+, а сам ион Ga2+ переходит логично предположить наличие конкурирующего мехавновь в состояние Ga3+ с энергией ниже Cr2+.

низма вхождения донорных центров в эти образования, Таким образом, ионы Ga3+ и Cr2+ и доноры Nt, где приоретет имеют ионы Ga перед другими донорами.

обобществляя фотовозбужденные электроны, образуют Сечение захвата и энергия активации уровней ионов Ga, единый ФИ центр с нестабильной валентностью по соответствующие выбранной рабочей частоте, а также Cr. В итоге ион Cr2+, антиферромагнитно ориентисхожесть электронных состояний ионных остовов Ga3+ и Cr3+, по-видимому, и определяют этот приоретет. рующийся по отношению к Cr3+-подрешетке [3–11], При такой приоритетной зависимости амплитуды имеет нестабильность спиновой ориентации. ДС может ФФЭ от концентрации Ga, энергетический уровень ко- удерживаться этими спиновыми неустойчивостями, так торого лежит на 0.3–0.37 эВ ниже дна зоны проводимо- как энергетически выгоднее, чтобы она проходила по сти [16,17], энергия активации этого эффекта находится точкам с нестабильными спинами. Такие потенциальв пределах от 0.024 до 0.14 эВ (рис. 4). Уровни с такой ные ямы могут приводить к большей жесткости ДС Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Роль уровней прилипания неравновесных электронов в процессе образования центров закрепления... и уменьшению ДМП. При этом, видимо, из-за боль- [12] Л.С. Стильбанс. Физика полупроводников (М., Сов. радио, 1967).

шей частоты внутрицентровых переходов электронов в [13] Б.И. Шкловский, А.Л. Эфрос. УФН, 117(3), 401 (1975).

связке (молекуле) Cr3+–Ga2+ в кристаллах с Ga имеет [14] А.А. Абдуллаев, А.З. Гаджиев. ФТП, 25(1), 30 (1991).

место более сильная локальная спиновая неустойчи[15] S.G. Stoyanov, M.N. Aliev, S.P. Stoyanova. Sol. St. Commun., вость, более жестко локализующаяся ДС, по сравнению 18(19), 1389 (1976).

с комплексами, включающими в себя другие доноры и [16] Л.Н. Новиков, Л.Л. Голик, Т.Г. Аминов, В.А. Жегалина.

собственные дефекты (например, VSe).

ФТТ, 22(10), 3032 (1980).

Энергии активации, полученные из анализа ТСП, [17] К.П. Белов, Л.И. Королева, С.Д. Батарова, В.Т. Калиннижесткости ДС (рис. 4) и ФП(рис. 2), лежащие в интер- ков, Т.Г. Аминов, Г.Е. Шабунина. Письма ЖЭТФ, 22(5), 304 (1975).

вале от 0.024 до 0.14 эВ, следует отнести к донорам Nt.

Необходимым условием реализации обратимого ФФЭ Редактор Т.А. Полянская является многократное прилипание фотовозбужденных электронов к центрам Nt, при котором поддерживается The role of levels of trapping дополнительный заряд и на ионах хрома. При более of nonequilibrium electrons in forming низких температурах (T < 40 K), когда прилипание пеcenters of fastening domain walls реходит в устойчивый захват, образование дефектных in a CdCr2Se4 magnetic semiconductor молекул с устойчивыми антиферромагнитными ориентациями спинов в пространстве ведет к ОФФЭ. Чтобы его A.A. Abdullaev ликвидировать необходимо или нагреть кристалл, или Institute of Physics, облучить его ИК светом, освобождающим электроны от Dagestan Scientific Center, ФИ центров в зону проводимости, откуда они рекомбиRussian Academy of Sciences, нируют.

367003 Makhachkala, Russia Таким образом, в результате проведенных исследований мы показали, что центрами, ответственными за ферромагнитный эффект, могут быть мелкие донорные уровни, обменивающиеся захваченными ими фотоэлектронами с ионами Cr3+. В результате такого обмена ионы хрома приобретают валентную и спиновую неустойчивости, приводящие к неравновесному захвату ими доменной стенки.

Список литературы [1] W. Lems, R.J. Rijnierse, P.F. Bongers, U. Enz. Phys. Rev. Lett., 21, 1643 (1968).

[2] В.Г. Веселаго, А.М. Прохоров. В сб: Магнитные полупроводниковые шпинели типа CdCr2Se4 (Кишинев, Штиинца, 1978) с. 5.

[3] Т.Г. Аминов, Н.К. Бельский, Е.С. Вигилева, Г.И. Виноградова, В.Т. Калинников, Т.Г. Шабунина. Неорг. матер., 12(7), 1297 (1976).

[4] Л.В. Анзина, В.Г. Веселаго, С.Г. Рудов. Письма ЖЭТФ, 23(9), 520 (1976).

[5] Л.В. Анзина, В.Г. Веселаго, С.Г. Рудов, Т.Г. Аминов, В.Т. Калинников. ФТТ, 19(10), 3001 (1977).

[6] В.Е. Махоткин, Г.И. Виноградова, В.Г. Веселаго. Письма ЖЭТФ, 28(2), 84 (1978).

[7] Г.И. Виноградова. В сб: Магнитные полупроводники (М., Наука, 1982) вып. 139, с. 3.

[8] Г.И. Виноградова, В.Е. Махоткин. В сб: Магнитные полупроводники (М., Наука, 1982) вып. 139, с. 37.

[9] Л.В. Анзина, С.Г. Рудов. В сб: Магнитные полупроводники (М., Наука, 1982) вып. 139, с. 49.

[10] В.Г. Веселаго, Р.А. Дорощенко. В сб: Магнитные полупроводники (М., Наука, 1982) вып. 139, с. 67.

[11] В.Н. Кузнецов, В.Е. Махоткин. В сб: Магнитные полупроводники (М., Наука, 1982) вып. 139, с. 84.

3 Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.