О неоднородных деформациях в структуре разбавленных магнитных полупроводников, содержащих ян-теллеровские 3d- ионы

Е.Н. Максимова, В.И. Максимов, Т.П. Суркова показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 28 июня 2018; Исправлена: 31 июля 2018; Принята: 16 августа 2018
Цитирование: Е.Н. Максимова, В.И. Максимов, Т.П. Суркова. О неоднородных деформациях в структуре разбавленных магнитных полупроводников, содержащих ян-теллеровские 3d- ионы. Письма о материалах. 2018. Т.8. №3. С.358-363
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2018-3-358-363

Аннотация

Проведённым нейтронографическим исследованием (T=300 К) сильно легированных кубических кристаллов разбавленных магнитных полупроводников Zn0.9Ni0.1S, Zn0.95Fe0.05Se, Zn0.99V0.01Se показано, что возникающие в исходной решётке при низком уровне легирования неоднородно-деформированные нанообъёмы эллипсоидальной формы, ориентирующиеся относительно кристаллографических осей в зависимости от сорта ян-теллеровского иона, трансформируются в двухтиповые, теряя первоначальную ориентацию, о чём свидетельствует приведённая описательная статистика исследованного явления. Наглядная схема на рисунке по данным обработки диффузного вклада в рассеяние для кристаллов Zn1-хVхSe иллюстрирует характер указанных изменений, когда при низком уровне легирования (х~0.001) длинные оси нанообластей преимущественно располагаются вдоль направлений <111> (клеточка куба, содержащего неоднородность, соответствует одной элементарной ячейке кристалла ZnSe), что для случая сильного легирования предлагается рассматривать как степень повреждения кристаллографических плоскостей исходной решётки.Легирование полупроводниковых матриц на основе соединений АIIBVI 3d- ионами с не сферически симметричной электронной d- оболочкой, продуцируя эффект Яна-Теллера, даже в малых концентрациях оказывает сильное дестабилизирующее влияние на исходную кристаллическую структуру. В представляемой работе, проведённой на объемных кубических кристаллах матриц двойных соединений – разбавленных магнитных полупроводников – Zn0.9Ni0.1S, Zn0.95Fe0.05Se, Zn0.99V0.01Se, подробно исследовано диффузное рассеяние тепловых нейтронов в окрестности интенсивных брэгговских рефлексов при T=300 К. Полученные данные нейтронографической съёмки структурных отражений в тангенциальных направлениях анализировались, исходя из представлений о локальном ухудшении качества структуры вследствие неоднородных повреждений исходной кристаллической решётки. Показано, что описание наблюдаемых картин диффузного рассеяния нейтронов монокристаллами халькогенидов цинка при их сильном легировании 3d- примесью подчиняется статистике, характеристики которой задают направления поляризации, создаваемой беспорядочными сдвиговыми атомными смещениями. Учитывая дальнодействие электронного вида деформации, привносимой чужеродными 3d- ионами в полупроводниковую матрицу, сравнение представленных в настоящей работе данных с результатами нейтрон-дифракционного эксперимента на кристаллах этих же двойных соединений при более низком уровне легирования позволяет заключить, что кристаллографическую анизотропию протяжённости повреждённых нанообъёмов, проявляющуюся при малом количестве дестабилизирующей примеси, с увеличением её содержания сменяет анизотропия поляризации смещений. Результат описания диффузного рассеяния нейтронов в кристаллах халькогенидов цинка при их сильном легировании 3d- ионами, привносящими дополнительное деструктивное воздействие в изначальную нестабильность реальной структуры «чистого» бинарного полупроводника, становится характеристикой степени повреждений кристаллографических плоскостей исходной решётки.

Ссылки (20)

1. J. Kossut, J. A. Gaj. (Eds.) Introduction to the Physics of Diluted Magnetic Semiconductors. Springer series in material sci., 144. Springer (2010) 469 p.
2. M. D. McCluskey, E. E. Haller. Dopants and Defects in Semiconductors. CRC Press, Taylor & Francis Group, Bosca Raton, London, New-York (2018) 350 p.
3. N. Myoung, V. V. Fedorov, S. B. Mirov, L. E. Wenger. J. of Luminesc. 132, 600 (2012). Crossref
4. K. S. Lee, G. Oh, E. K. Kim. Solar Energy 164, 262 (2018). Crossref
5. S. Mirov, I. Moskalev, S. Vasilyev, V. Smolski, V. Fedorov, D. Martyshkin, J. Peppers, M. Mirov, A. Dergachev, V. Gapontsev. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2018, accepted for publication. Crossref
6. M. Makkar, R. Viswanatha. Current Science. 112, 1421 (2017). Crossref
7. M. R. Begam, N. M. Rao, S. Kaleemulla, N. S. Krishna, M. Kuppan, G. Krishnaiah, J. Subrahmanyam. Mat. Sci. in Semicond. Proc. 18, 146 (2014). Crossref
8. D. Saikia, R. D. Raland, J. P. Borah. Phys.E: Low-dimens. Syst. and Nanostruct. 83, 56 (2016). Crossref
9. M. Hassan, S. Younas, F. Sher, S. S. Husain, S. Riaz, S. Naseem. Appl. Phys. A. 123, 352 (2017). Crossref
10. Y.-T. Liu, L.-P. Hou, S.-Y. Zou, L. Zhang, B.-B. Liang, Y.-C. Guo, A. Bukhtiar, M. U. Farooq, B.-S. Zou. Chin. Phys. Lett. 35, 037801 (2018). Crossref
11. J. Furduna, J. Kosut. (Eds.) Semimagnetic Semiconductors. Academic Press, New-York (1988) 496p.
12. V. Gudkov, A. Lonchakov, V. Sokolov, I. Zhevstovskikh. J. Korean Phys.Soc. 53, 63 (2008). Crossref
13. V. V. Gudkov, I. B. Bersuker. In: Vibronic Interactions and the Jahn-Teller Effect: Theory and Applications. (M. Atanasov et. al. eds). Progress in Theoretical Chemistry and Physics 23. Springer Science + Business Media B. V. (2012). P.143 - 161. Crossref
14. S. F. Dubinin, V. I. Sokolov, S. G. Teploukhov, V. D. Parkhomenko, V. V. Gudkov, A. T. Lonchakov, I. V. Zhevstovskikh, N. B. Gruzdev. Phys. of the Solid State. 49, 1235 (2007). (in Russian) [С. Ф. Дубинин, В. И. Соколов, С. Г. Теплоухов, В. Д. Пархоменко, В. В. Гудков, А. Т. Лончаков, И. В. Жевстовских, Н. Б. Груздев. ФТТ. 49(7), 1177 (2007).]. Crossref
15. V. S. Urusov, N. N. Eremin. Kristallokhimija. Kratkii kurs. Ch.2. Moscow, Izd-vo Moskovskogo Universiteta (2005) 125 p. (in Russian) [В. С. Урусов, Н. Н. Еремин. Кристаллохимия. Краткий курс. Ч.2. Москва, Изд-во Московского университета (2005) 125 с.].
16. A. A. Rempel, A. I. Gusev. Nestehiometrija v tverdom tele. Moskva, Fizmatlit (2018) 640 p. (in Russian) [А. А. Ремпель, А. И. Гусев. Нестехиометрия в твёрдом теле. Москва, Физматлит (2018) 640 с.].
17. S. F. Dubinin, V. I. Sokolov, S. G. Teploukhov, V. D. Parkhomenko, N. B. Gruzdev. Phys. of the Solid State. 48, 2275 (2006). (in Russian) [С. Ф. Дубинин, В. И. Соколов, С. Г. Теплоухов, В. Д. Пархоменко, Н. Б. Груздев. ФТТ. 48, 2151 (2006).]. Crossref
18. V. I. Maksimov, S. F. Dubinin, V. D. Parkhomenko. J. of Surface Investigation 7, 105 (2013). (in Russian) [В. И Максимов, С. Ф. Дубинин, В. Д. Пархоменко. Поверхность. 2, 9 (2013).]. Crossref
19. V. F. Agekyan. Physics of the Solid State. 44, 2013 (2002). (in Russian) [В. Ф. Агекян. ФТТ. 44(11), 1921 (2002).]. Crossref
20. V. I. Maksimov, E. N. Maksimova, T. P. Surkova. Physics of the Solid State. 60, 49 (2018). (in Russian) [В. И. Максимов, Е. Н. Максимова, Т. П. Суркова. ФТТ. 60(1), 50 (2018).]. Crossref

Другие статьи на эту тему