Вплив концентрації сірки на магнітні та електричні характеристики тонкіх плівок ZnMnO
Анотація
Досліджено вплив легування сіркою на структурні, оптичні, електричні та магнітні властивості тонких плівок ZnMnO, виготовлених методом ультразвукового розпилювального піролізу. Наше дослідження показує, що збільшення вмісту сірки призводить до помітного зміщення енергії забороненої зони в бік червоного спектру, індикатора змінених електронних станів і потенціалу для покращених функцій спінтроніки. Сильне зменшення забороненої зони для легованих сіркою сплавів ZnMnO є результатом зсуву вгору краю валентної зони. У результаті ширина забороненої зони при кімнатній температурі сплавів ZnMnO1-xSx може бути налаштована від 3,2 еВ до 2,97 еВ для x ≤ 0,2. Спостережуване велике викривлення в залежності від складу забороненої зони виникає через антикросингові взаємодії між валентною зоною ZnO та локалізованим рівнем сірки вище максимуму валентної зони ZnMnO. Процес легування суттєво змінює феромагнітні властивості, спостерігаючи підвищення температури Кюрі, що корелює з вищими концентраціями сірки. Ці зміни пояснюються збільшенням концентрації вільних дірок, що сприяє більш міцній обмінній взаємодії між магнітними іонами. Крім того, структурні оцінки за допомогою скануючої електронної мікроскопії підтверджують рівномірну інтеграцію сірки в матрицю ZnMnO, що призводить до чітких нанокристалічних утворень. Це дослідження сприяє розумінню механізмів допування в напівпровідникових матеріалах, особливо для сплавів із сильною неузгодженістю, де аніони частково заміщені ізовалентними атомами значно різного розміру та/або електронегативності, пропонуючи розуміння регулюваності їхніх магнітних та електронних властивостей для потенціалу. майбутні застосування в спінтронних пристроях.
Завантаження
Посилання
H. Kalita, M. Bhushan, and L.R. Singh, Materials Science and Engineering: B, 288, 116201 (2023). https://doi.org/10.1016/j.mseb.2022.116201
S.J. Pearton, C.R. Abernathy, M.E. Overberg, G.T. Thaler, D.P. Norton, N. Theodoropoulou, A.F. Hebard, et al., Journal of Applied Physics, 93, 1 (2003). https://doi.org/10/1063/1.1517164
T. Dietl, H. Ohno, F. Matsukura, J. Cibert, and D. Ferrand, Science, 287, 1019 (2000). https://doi.org/10.1126/science.287.5455.10
C. Persson, C. Platzer-Björkman, J. Malmström, T. Törndahl, and M. Edoff, Phys. Rev. Lett. 97, 146403 (2006). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.146403
O. Madelung, Semiconductor basic data, (Springer-Verlag, Berlin, 1996).
J. Tauc, Materials Research Bulletin, 3, 37 (1968). https://doi.org/ 10.1016/0025-5408(68)90023-8
J. Wu, W. Shan, and W. Walukiewicz, Semiconductor Science and Technology, 17, 860 (2002). https://doi.org 10.1088/0268-1242/17/8/315
L.W. Guo, et al., Journal of Magnetism and Magnetic materials, 123, 321 (2000). https://doi.org/10.1016/S0304-8853(00)00008-1
P.G. de Gennes, and J. Friedel, J. Phys. Chem. Solids, 4, (1958). https://doi.org/10.1016/0022-3697(58)90196-3
Авторське право (c) 2024 Азамат О. Арсланов, Шавкат У. Юлдашев, Йонгхе Квон, Ан Іль-Хо
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
