Магнитоимпеданс в нестехиометричном сульфиде марганца
Автор: Харьков А.М., Ситников М.Н., Аплеснин С.С.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Технологические процессы и материалы
Статья в выпуске: 3 т.24, 2023 года.
Бесплатный доступ
Исследуется роль дефектов на динамические характеристики сульфида марганца методом импедансной спектроскопии в интервале частот 102-106 Гц и температур 80-500 К. Нестехиометрия играет важную роль в формировании новых транспортных и магнитных свойств, так как приводит к электрически неоднородным состояниям. Фазовый состав и кристаллическая структура нестехиометричного сульфида марганца исследовались на рентгеновской установке ДРОН-3 с использованием CuKα - излучения при комнатной температуре. Согласно рентгеноструктурному анализу, синтезированные соединения являются однофазными и имеют кубическую решетку типа NaCl. Из частотных зависимостей компонент импеданса, измеренных без поля и в магнитном поле, найдено время релаксации носителей тока в модели Дебая. Обнаружено резкое уменьшение времени релаксации и ее корреляция с проводимостью. Установлен вклад в импеданс активной и реактивной частей импеданса на частотах меньше и больше времени релаксации. Определена емкость из годографа импеданса в модели эквивалентных схем. В дефектном сульфиде марганца импеданс от температуры имеет активационный характер. Определена энергия активации в интервале 250-500 К, которая приписывается энергии возбуждения решеточных поляронов. Влияние магнитного поля на динамические характеристики носителей тока исследовалось в результате изменения компонент импеданса в магнитном поле при фиксированных температурах. Импеданс увеличивается в магнитном поле и достигает максимума в области температуры зарядового упорядочения вакансий. Увеличение импеданса в магнитном поле объясняется уменьшением диагональной компоненты диэлектрической проницаемости в магнитном поле в электрически неоднородной среде. Экспериментальные данные объясняются в модели Дебая.
Полупроводники, импеданс, магнитоимпеданс, модель дебая
Короткий адрес: https://sciup.org/148328189
IDR: 148328189 | DOI: 10.31772/2712-8970-2023-24-3-613-620
Список литературы Магнитоимпеданс в нестехиометричном сульфиде марганца
- Epitaxial BiFeO3 multiferroic thin film heterostructures / J. Wang, J. B. Neaton, H. Zheng et al. // Science. 2003. Vol. 299. P. 1719.
- Zvezdin A. K., Pyatakov A. P. Phase transitions and the giant magnetoelectric effect in multifer-roics // Usp. Fiz. Nauk. 2004. Vol. 174, Is. 4. P. 465.
- Multiferroics: Promising materials for microelectronics, spintronics, and sensor technique / A. K. Zvezdin, A. S. Logginov, G. A. Meshkov et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2007. Vol. 71. P.1561.
- Аплеснин С. С. Основы спинтроники // СПб.: Лань, 2022. 288 с.
- Giant Magnetoresistance: Basic Concepts, Microstructure, Magnetic Interactions and Applications / I. Ennen, D. Kappe, T. Rempel et al. // Sensors. 2016. Vol. 16, Is. 6. P. 904.
- Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange / G. Binasch, P. Grunberg, F. Saurenbach, W. Zinn // Phys. Rev. B. 1989. Vol. 39. P. 4828.
- Aplesnin S. S., Romanova O. B., Yanushkevich K. I. Magnetoresistance effect in anion-substituted manganese chalcogenides // Phys. Stat. Sol. B Basic Research. 2015. Vol. 252, Is. 8. P. 1792.
- Magnetoelectric and magnetoresistive properties of the CexMn1-xS semiconductors / S. S. Aplesnin, M. N. Sitnikov, O. B. Romanova et al. // Phys. Stat. Sol. B Basic Research. 2016. Vol. 253, Is. 9. P. 1771.
- Magnetoresistance and magnetoimpedance in holmium manganese sulfides / O. B. Romanova, S. S. Aplesnin, M. N. Sitnikov et al. // Appl. Phys. A. 2022. Vol. 128. P. 124.
- Structural, magnetic, and dielectric properties of charge-order phases in manganite La(Ca0.8Sr0.2)2Mn2O7 / J. H. Zhang, S. H. Zheng,Y. S. Tang et al. // J. Appl. Phys. 2020. Vol. 127. P.104301.
- Papavassiliou J. The Pinch Technique at Two Loops // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 84. P. 2782.
- Electronic phase separation in lanthanum manganites: Evidence from 55Mn NMR / G. Allodi, R. De Renzi, G. Guidi et al. // Phys. Rev. B. 1997. Vol. 56. P. 6036.
- Liquidlike Spatial Distribution of Magnetic Droplets Revealed by Neutron Scattering in La:-xCaxMnO3 / M. Hennion, F. Moussa, G. Biotteau et al. // Phys. Rev. Lett. 1998. Vol. 81. P. 1957.
- Verwey transition as evolution from electronic nematicity to trimerons via electron-phonon coupling / W. Wang, J. Li, Z. Liang et al. // Sci. Adv. 2023. Vol. 9. P. 8220.
- Spin-dependent transport in a-MnS single crystals / S. S. Aplesnin, L. I. Ryabinkina, G. M. Abramova et. al. // Phys. Sol. St. 2004. Vol. 46, Is. 11. P. 2067.
- Conductivity, weak ferromagnetism, and charge instability in an a-MnS single crystal / S. S. Aplesnin, L. I. Ryabinkina, G. M. Abramova et al. // Phys. Rev. B. 2005. Vol. 71, Is. 12. P.125204.
- Electrochemical impedance spectroscopy / S. Wang, J. Zhang, O. Gharbi et al. // Nat. Rev. Meth. Prim. 2021. Vol. 1. P. 41.
- Holm S. Time domain characterization of the Cole-Cole dielectric model // J. Electr. Bioim-pedance. 2020. Vol. 11, Is. 1. P. 101.
- Parish M. M., Littlewood P. B. Magnetocapacitance in Nonmagnetic Composite Media // Phys. Rev. Lett. 2008. Vol. 101. P. 166602.
- Yang Y.-F., Held K. Localization of strongly correlated electrons as Jahn-Teller polarons in manganites // Phys. Rev. B. 2007. Vol. 76. P. 212401.
- Magnetic-field-induced suppression of Jahn-Teller phonon bands in (La0.6Pr0.4)0.7Ca0.3MnO3: the mechanism of colossal magnetoresistance shown by Raman spectroscopy / S. Merten, O. Shapoval, B. Damaschke et al. // Sci. Rep. 2019. Vol. 9. P. 2387.
