Регистрация / Вход
Прислать материал

Изучение сплавов арсенидов цинка с арсенидом марганца, как основа синтеза ферромагнитных композитов для устройств спиновой электроники

ФИО
Васильев Павел Николаевич
Электронная почта
08bcfea113ef4anubisvas@gmail.com
Номинация
Материаловедение
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Технологии материалов электроники
ФИО научного руководителя
д.х.н., проф. Маренкин Сергей Федорович
Академическая группа
ММК-14-1
Наименование тезиса
Изучение сплавов арсенидов цинка с арсенидом марганца, как основа синтеза ферромагнитных композитов для устройств спиновой электроники
Тезис

Получение нанокомпозитов, образующих магнитогранулированные структуры с эффектом гигантского магнитосопротивления представлет интерес для устройств спиновой электроники. Для создания таких композитов в качестве перспективных рассматриваются системы полупроводник-ферромагнетик. В качестве компонентов выбраны полупроводники Zn3As2 и ZnAs[2], а в качестве ферромагнетика - арсенид марганца (Тс~320°К). Исследования характеров взаимодействия в системах Zn3As2-MnAs и ZnAs2-MnAs проводились комплексом физико-химического анализа (РФА, ДТА, микроструктурный анализ, СЭМ и АСМ). Синтез образцов Zn3As2-MnAs проводился вакуумно-ампульным методом из высокочистых элементов взятых в стехиометрическом отношении согласно реакции: ZnAs2 + Mn=Zn3As2 + 4MnAs в резистивной печи, со следующим режимом: нагревание со скоростью 50 град/ч до 600°С и выдержка при этой температуре в течение 2 сут; затем повышение температуры до 1015°С для Zn3As2, до 950°С для MnAs и выдержка расплавов для лучшей гомогенизации не менее 3 ч; охлаждение ампул в режиме выключенной печи. Образцы ZnAs2-MnAs были получены сплавлением предварительно синтезированных соединений ZnAs2 и MnAs со следующим режимом: 820°С со скоростью 25°/ч, затем выдержка при 820°С в течении четырех суток, с последующей закалкой в воде при комнатной температуре. Дифрактограммы Zn3As2-MnAs и ZnAs2-MnAs показали, что образцы являлись двухфазными композитами и содержали фазы Zn3As2, MnAs и ZnAs2, MnAs.  Микроструктуры образцов свидетельствовали об эвтектическом характере взаимодействия в этих системах (рис.1.)

Рис.1. Микроструктуры образцов а) ZnAs2-MnAs (22 мас.%), б) Zn3As2-MnAs (30 мас.%),

Эвтектика ZnAs2-MnAs являлась эвтектикой игольчатого типа. Результаты ДТА подтверждают данные РФА и микроструктурного анализа об эвтектическом характере взаимодействия в системе Zn3As2–MnAs, ZnAs2-MnAs. На основе данных ДТА были построены фазовые диаграммы систем Zn3As2-MnAs и ZnAs2-MnAs (рис.2). Координаты эвтектики Zn3As2-MnAs ~52 мол.% MnAs с температурой плавления 815°С, для ZnAs2-MnAs ~25 мол.% MnAs, с температурой плавления ~723°C. Образцы при комнатной температуре были магнитны(рис.3), величина их намагниченности возрастала с ростом содержания марганца и являются перспективными для разработки устройств спиновой электроники.

Рис.2. Фазовые диаграммы систем а) Zn3As2–MnAs, б) ZnAs2-MnAs

Рис.3. Температурная зависимость намагниченности образца состава 80 мас.% Zn3As2 – 20 мас.% MnAs во внешнем магнитном поле H=100 Oe.

Научный руководитель - д.х.н., проф. Маренкин Сергей Федорович