Аналіз магнітних властивостей напівпровідникових кристалів типу A3B6 з металевими домішками з огляду на їх військове застосування
DOI:
https://doi.org/10.33577/2312-4458.24.2021.8-12Ключові слова:
напівпровідник, інтеркаляція, магнітне поле, наноструктуриАнотація
На магнітне поле Землі впливає наявність важкої військової бронетехніки, що створює додатковий магнітний момент. Це спотворення магнітного поля можна виявити за допомогою магніторезистивних структур. Ця стаття торкається основи можливості використання напівпровідникового матеріалу, такого як InSe, для високоточного вимірювання магнітного поля. Обговорюються властивості структур InSe щодо електричних, магнітних та оптичних характеристик. Обговорюється ефект різкої анізотропії шаруватої структури InSe, яка полягає у сильному ковалентному зв’язку всередині шарів та слабкому зв’язку Ван-дер-Ваальса у прошарку міжшару, щодо пояснення того, як змінюються електричні, магнітні та оптичні властивості. Розглянуто особливість просторової орієнтації матеріалу щодо напрямку магнітного поля. Досліджено вплив інтеркаляції InSe, GaSe різними концентраціями металевих домішок, таких як нікель та інші елементи 3d-групи заліза. Діаграми Боде для чистого InSe порівнюються з діаграмами NixInSe (для різних значень х). Також аналізується вплив різних температур від кімнатної до рідкого азоту на схему діаграм Боде. Проаналізовано ступінь зміни магнітних властивостей напівпровідникових кристалів типу A3B6 за наявності металевих домішок та їх концентрації. Теоретична основа даної статті базується на загальновідомому твердженні, що структури шарів, такі як InSe або інші структури A3B6, можна розглядати як квазі-двовимірні. Отже, шари з міцним ковалентним зв’язком утворені атомами In-Se, тоді як прошарок заповнений слабким зв’язком Ван-дер-Ваальса. В рамках цієї моделі процеси поперечно до шарів можна описати як збурення в порівнянні з процесами в шарах. Це спричиняє сильну анізотропію властивостей цих структур. Військові застосування структур InSe, згаданих у цій роботі, полягають у тому, що ці структури мають магніторезистивні властивості, і вони виявились корисними для компонентів магнітних датчиків цивільного та військового призначення. Ця стаття також торкається основи того, як напівпровідникові кристали InSe, інтеркальовані 3d-елементами, можуть розширити функціональність магнітних датчиків, призначених для виявлення важкої броні.
Посилання
Dalichaouch Y., Czipott, P. and Perry A. (2001), Magnetic sensors for battlefield applications. Proc. SPIE. Vol. 4393. pp. 129–134. DOI: https://doi.org/10.1117/12.441262.
Lenz J. and Edelstein A.S. (2006), Magnetic Sensors and Their applications. IEEE Sens. J. № 6. pp. 631–649. DOI: https://doi.org/10.1109/JSEN.2006.874493.
Bandyopadhyay S. and Cahay M. Proposal for a spintronic femto-Tesla magnetic field sensor, (2005) Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. № 1-2. pp. 98–103. DOI: https://doi.org/10.1016/j.physe.2004.10.012.
Phan M.H. and Peng H.X. (2008), Giant magnetoimpedance materials: Fundamentals and applications. Progress in Materials Science. Vol. 53. pp. 323–420. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2007.05.003.
Zakharchenya B.P. and Korenev V.L. (2005), Integrating magnetism into semiconductor electronics. Physics–Uspekhi. № 48:6. pp. 603–608. DOI: https://doi.org/ 10.3367/UFNr.0175.200506d.0629.
Titov A.N. and Dolgoshein A.V. (2000), Phase diagrams of the intercalate materials with a polar type of carriers localization. Physics Status Solidi. Vol.42, №3. pp. 425–427.
Seredyuk B.O. (2018), Analysis of the electrical, magnetic and structural properties of A3B6 type layered semiconductor crystals intercalated with metals with reference to their military applications. Millitary-technical book. № 19. pp. 39–43. DOI: https://doi.org/10.33577/2312-4458.19.2018.39-43.
Seredyuk B.O., Grygorchak I.I., Fomenko V.L. and Tovstyuk N.K. (2018), The Effect of the Fractal Guest Subsystem on the Structure, Heat Capacity and Impedance Response of InSe Crystals Intercalated with Nickel. Journal of nano- and electronic physics. vol. 10, №5. pp. 05009 (5 pp). DOI: https://doi.org/10.21272/jnep.10(5).05009.
Lukiyanets B.A., Matulka D.V. and Grygorchak I.I. (2018), Electronic spectrum of intercalated layered crystals: Model analysis. Journal of Nano- and Electronic Physics. № 10 (6), 06007. DOI: https://doi.org/10.21272/jnep.10(6).06007.
Politanskyi R.L., Politanskyi L.F., Grygorchak I.I. and A.D. Veriga (2018), Modeling of spin valves of magnetoresistive fast-acting memory. Journal of Nano- and Electronic Physics. № 10(6), 06027. DOI: https://doi.org/10.21272/jnep.10(6).06027.
