ФЕРРОМАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЯ ЛЕГИРОВАННОГО ПРИМЕСНЫМИ АТОМАМИ МАРГАНЦА ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Authors

Keywords: manganese, impurity, diffusion, nanocluster, hysteresis loop

Abstract

Studies of the magnetic properties of silicon samples doped with impurity manganese atoms in the low temperature region T=30 K revealed a ferromagnetic state with the following parameters Ms=3.41·10-3 emu/cm-3 (saturation magnetization), Mr=4.24·10-4 emu/cm-3 (residual magnetization) and Hc=158 Oe (coercive force), the possibility of using silicon samples diffusion-doped with impurity manganese atoms to create magnetic sensors and spintronic devices is shown. It has been shown that silicon samples doped with manganese impurity atoms can be considered as a new magnetic semiconductor material.

References

1. Бахадырханов М.К., Исамов С.Б., Зикриллаев Н.Ф., Хайдаров К. Наноразмерная варизонная структура в кремнии с многозарядными нанокластерами. // Микроэлектроника. 2013. Т. 42. № 6. -С. 444-446.

2. Таскин А.А., Тишковский Е.Г. Образование квазимолекул Se в кремнии легированном селеном. ФТП, 1998, т. 32, №11, -С. 1306.

3. Фистуль В.И., Казакова В.М., Бобриков Ю.А., Рябцев А.В., Абдурахманов К.П., Зайнабидинов С., Камилов Т.С., Утамурадова Ш.Б. О состоянии примесных ионов марганца в кремнии // Физика и техника полупроводников. – Санкт–Петербург: 1982. Т. 16.– В.5. – С. 939-941.

4. Юнусов М. С. и др. О некоторых закономерностях электронного спектра примесных атомов d – элементов в кремнии. ФТП. 1995.т.4. –С..714.

5. Мирсагатов Р.М. Метасбильность центров марганца в твердых растворах кремний-германий. ФТП. 1992, в.3, -С.427.

6. Бахадырханов М.К., Исамов С.Б, Зикриллаев Н.Ф., Илиев Х.М., Мавлонов Г.Х., Ковешников С.В., Ибодуллаев Ш.Н. Функциональные возможности кремния с нанокластерами атомов марганца. // Электронная обработка материалов. 2020. т. 56. № 2. -С. 21-27.

7. Суздалев И.П. Физика-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. Нанотехнология. -М.: 2009. -С. 589.

8. Bolduc М., Awo-Affouda C., Stollenwerk A., Huang M.B., Ramos F.G., Agnello G., and LaBella V.P. Ферромагнетизм при температуре выше комнатной в Si, имплантированном ионами Mn. Physical Review B 71, 033302 (2005).

9. Awo-Affouda С., Bolduc M., Huang M.B., Ramos F.G., Dunn K.A., Thiel B., Agnello G., and LaBella V.P. Влияние температуры отжига на структуру ферромагнитного кремния, имплантированного Mn, Journal of Vacuum Science and Technology, A 24, 1644 (2006).

10. Bakhadyrkhanov М.K., Iliev Kh.M., Mavlonov G.Kh., Ayupov K.S., Isamov S.B., Tachilin S.A. Кремний с магнитными нанокластерами атомов марганца — новый класс фотомагнитных материалов, Technical Physics.- M.: 64(3) 385. 2019.

11. Liu Xingchong., Zhang Fengming. Ferromagnetism dependence on hole carriers in polycrystalline silicon films co-doped with Mn and B. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2009. p. 4103-4107.

12. Zhang F.M., Zeng Y., Gao J., Liu X.C., Wu X.S., Du Y.W. Ferromagnetism in Mn-doped silicon. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2004. -Р. 216-218.

13. Kwon Y.H., Kang T.W., Cho H.Y., Kim T.W. Formation mechanism of ferromagnetism in Si1-x Mnxdiluted magnetic semiconductors, Solid State Communications, 136 (2005) 257–261.

14. Saparniyazova Z.M., Bakhadyrkhanov M.K., Sattorov O.E., Norkulov N., Asanov D. Zh. Interaction between multiply charged manganese nanoclusters and sulfur atoms in silicon. Inorganic materials, 48(4).-Р. 325-328, 2012.

15. Yunusov Z.A., Yuldashev S.U., Igamberdiev K.T., Kwon Y.H., Kang T.W., Bakhadyrkhanov M. K., Isamov S.B., Zikrillaev N.F., Journal of the Korean Physical Society, Ferromagnetic States of p-type Silicon Doped with Mn, 64(10), 1461 2014.

16. Болтакс Б.И., Бахадирханов М.К., Куликов Г.С. Диффузия, растворимость и электрическая свойства марганца в кремнии, // ФТТ. 1972. Т.14. -С.181186.