Термоэдс сплавов гейслера в интервале температур 80-400 к

О.Н. Певченко, студент ПФм-131, В.А. Макагонов

Кафедра физики твердого тела

Сплавы Гейслера – это класс тройных интерметаллических соединений с общей формулой Х₂YZ. Практически все параметры очень чувствительны к химическому составу образца. Технология приготовления сплавов также оказывает существенное влияние на их магнитомеханические свойства [1].

Отличительным свойством сплавов Гейслера является наличие фазовых переходов I и II рода, обусловленных аустенит-мартенситным переходом. Основной характеристикой мартенситных переходов являются температуры начала и конца образования превращения. Прямое и обратное превращение происходят в различных температурных диапазонах, что приводит к образованию температурного гистерезиса. Наличие температурного гистерезиса может приводить к необратимому характеру всех явлений, связанных со структурным переходом [1].

Наиболее исследуемыми представителями данного класса материалов являются сплавы Ni-Mn-In и Ni-Mn-Ga [2]. В основном сплавы обладают магнитными свойствами, типичными для ферромагнетиков, но некоторые сплавы этой системы демонстрируют необычные магнитные характеристики, такие как, например, гистерезис ферромагнитного перехода и "метамагнитные" аномалии в сплавах с совпадающими температурами структурного и магнитного фазовых переходов.

В ходе работы были изучены магнитные свойства и термоэдс сплавов Ni_49.8Mn_34.7In_15.5 и Ni₂Mn_0.75Cu_0.25Ga, полученных спеканием мелкодисперсного порошка электрическим разрядом под давлением.

В МГУ на кафедре магнетизма были получены зависимости намагниченности от температуры в полях 100 Э и 50 Э в трех режимах (ZFC – охлаждение в нулевом поле, FC – охлаждение в поле, а третий FW – нагревание в магнитном поле). Зависимости M(T) характеризуются плавным снижением удельной намагниченности при движении из области низких температур. Далее в области температур 320 К наблюдается резкое скачкообразное изменение намагниченности, связанное с магнитоструктурным переходом, при последующем охлаждении переход смещается до 310 К и наблюдается температурный гистерезис шириной ≈ 8 К

Так же измерены температурные зависимости термоэдс S(T) в интервале температур 80-400 К. В области температур 80-200 К термоэдс возрастает и имеет максимум в интервале 200-250 К, после чего опять снижается. В области структурного перехода наблюдается температурный гистерезис также шириной ≈ 8 К, однако смещенный на 10-12 К в сторону более высоких температур.

Литература

1. Graf T. Simple rules for the understanding of Heusler compounds / T. Graf, C. Felser, Stuart S.P. Parkin // Progress in Solid State Chemistry. 2011. – V. 39. – N1. – P. 1 – 50.

2. Ayuela A. Structural properties of magnetic Heusler alloys /A. Ayuela , J. Enkovaara, K. Ullakko and R.M. Nieminen // J. Phys.: Condens. Matter. – 1999. – V. 11. – N. 8. – P. 2017 – 2026.

УДК 537.9

Структура и электрические свойства пленок c, In2o3, ZnO, In2o3/ZnO, In2o3/c, ZnO/c

П.М. Хлоповских, студент гр. ТФ-111,Т.И. Епрынцева, студент гр. ПФм-141,

O.В. Жилова, аспирант, В.А. Макагонов, И.В. Бабкина

Кафедра физики твердого тела

Исследования широкозонных полупроводников являются в последние годы одним из наиболее быстро развивающихся разделов физики твердого тела.

Р ассмотрены структурные и электрические свойства пленок [C]₇₁, [In₂O₃]₇₁, [ZnO]₆₉, [In₂O_3/ZnO]₈₃, [In₂O_3/C]₇₄, [ZnO/C]_81.

Образцы были получены методом ионно-лучевого распыления. Напыление производилось на вращающуюся подложку. Толщины осаждаемых слоев регулировались изменением скорости вращения и параметров распыления. Для получения градиента толщин на подложках в ходе одного технологического процесса между мишенью и подложкодержателем устанавливался V-образный экран. Количество оборотов карусели задавало количество слоев в полупроводниковой пленке. Для формирования многослойных структур было использовано одновременное распыление двух мишеней.

Проведенные исследования электрических свойств полупроводников показали, что в однофазных структурах происходит уменьшение удельного сопротивления (ρ) с увеличением толщины пленки, что обусловлено рассеиванием носителей заряда на поверхности.

Удельное сопротивление в двухфазной структуре [In₂O_3/C]₇₄ можно интерпретировать исходя из теории эффективных сред, тогда ρ многослойной структуры соответствует среднему значению между ρ[In₂O₃]₇₁ и ρ[C]₇₁. Однако, в двухфазных структурах [In₂O_3/ZnO]₈₃ и [ZnO/C]₈₁ при малых толщинах пленки удельное сопротивление ниже рассчитанного в рамках данной теории (рисунок).

Т

Зависимость удельного сопротивления (ρ) от толщины полупроводниковой пленки

а:1-ρ[C]₇₁, 2- ρ[In₂O₃]₇₁ , 3-ρ[In₂O_3/ C]₇₄; б:1-ρ[C]₇₁, 2-ρ[ZnO]₆₉, 3-ρ[ZnO/ C]₈₁; в:1-ρ[ZnO]₆₉, 2-ρ[In₂O₃]₇₁ , 3-ρ[In₂O_3/ZnO]₈₃

аким образом, можно предположить, что в структурах [In₂O_3/ZnO]₈₃ и [ZnO/C]₈₁ значительный вклад в изменение удельного сопротивления вносят межфазные границы.

Исследование дифракции рентгеновских лучей в области малых брэгговских углов показало, что в пленках [In₂O_3/ZnO]₈₃ присутствуют пики, положение которых, исходя из условия дифракции Вульфа-Брэгга, соответствует толщине полупроводниковых слоев.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект №13-02-97512-р_центр_а).

УДК 537.9