ФОРМИРОВАНИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОСАЖДЕННОГО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ЛЕГИРОВАННОГО НИКЕЛЕМ ОКСИДА ЦИНКА

This paper is targeted at studying the patterns of deposition by electrochemical method of Ni-doped ZnO films, including registering and analyzing their photoluminescence and Raman scattering spectra. We have studied the electrochemical deposition of nickel-doped zinc oxide films on single-crystal silicon substrates from aqueous solutions of zinc and nickel nitrates. The deposition was conducted from aqua solutions of Zn and Ni nitrates in a standard double-electrode electrochemical cell in galvanostatic mode with the current density from 5 to 20 mA/cm2 and deposition time from 5 to 30 min. The Raman scattering on nickel-doped zinc oxide films was examined via laser Raman spectrometer SOL Instruments Confotec NR500. The analysis of Raman spectra showed that an increase of cathodic current density deposition leads to an enhanced concentration of a doping agent in the films. Photoluminescence spectra of the samples were registered on a laser spectral measuring system based on monochromator-spectrograph SOLAR TII MS 7504i where a monochromatic line with the 345-nm wavelength, which was extracted from the spectrum of Xe-lamp by means of double monochromator Solar TII DM160, was used as the excitation source. The research demonstrates that the emmission intensity increases with the thickness of the deposited film, and the position of maximums of the radiation line remains unchanged in a visible wavelength range and on photoluminescence spectra with fixed current density. The change in the density of the cathode current leads to a shift in the position of the photoluminescence spectra maximum, which indicates restructuring of defects and dopant atoms in the doped semiconductor, which in turn changes the position of the corresponding levels in the band gap of the material.Цель работы заключалась в исследовании закономерностей формирования электрохимическим методом пленок оксида цинка, легированных никелем, а также регистрации и исследовании спектров фотолюминисценции и рамановского рассеяния. Осаждение пленок оксида цинка, легированных никелем, проводилось методом электрохимического осаждения на подложки кремния марки ЭКЭС-0,01 (111). Осаждение проводилось из водных растворов нитратов цинка и никеля в гальваностатическом режиме в диапазоне плотностей тока от 5 до 20 мА/см2 и времени осаждения от 5 до 30 мин. На лазерном Рамановском спектрометре SOL Instruments Confotec NR500 проведено исследование рамановского рассеяния на пленках легированного никелем оксида цинка. Анализ рамановских спектров показал, что увеличение катодной плотности тока осаждения приводит к возрастанию концентрации примеси в пленках. Регистрация спектров фотолюминесценции образцов проводилась на лазерном спектральном измерительном комплексе на основе монохроматора-спектрографа SOLAR TII MS 7504i, где в качестве источника возбуждающего излучения использовалась монохроматическая линия с длиной волны 345 нм, выделенная из спектра ксеноновой лампы при помощи двойного монохроматора Solar TII DM160. Исследование показало, что интенсивность излучения растет с увеличением толщины осажденной пленки, а положение максимумов полосы излучения, в видимом диапазоне длин волн, на спектрах фотолюминесценции, остается неизменным при заданной плотности тока, независимо от продолжительности процесса осаждения. Изменение величины плотности катодного тока приводит к сдвигу положения максимума спектра фотолюминесценции, что указывает на перестройку структуры дефектов и примесей в легированном полупроводнике, приводящую к изменению положения соответствующих уровней в запрещенной зоне материала

СТРУКТУРНЫЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ СИСТЕМЫ АНТИМОНИД КОБАЛЬТА–ТЕЛЛУРИД КОБАЛЬТА

By the method of melting special powder amounts of cobalt antimonide and cobalt telluride in vacuum, the solid solutions alloys of the CoSb1–x Tex system were synthesized with the NiAs structure. X-ray analysis results of the alloys confirmed the formation of a continuous series of solid solutions with a nickel-arsenide-type structure in the system. The constants a of the initial CoSb and CoTe compounds are close in values, which determines the course of the dependence a = f(x) that is practically parallel to the concentration axis. The dependence of the constant c on the concentration increases smoothly from 5.181 Å in CoSb to 5.371 Å in CoTe with a slight deflection to the concentration axis. The alloy density, determined by the hydrostatic weighing in carbon tetrachloride, has a linear dependence on the concentration. The concentration dependence of the micro hardness of the CoSb1–x Tex alloys passes through a weakly expressed maximum in the range of average compositions. Specific magnetization and magnetic susceptibility of the alloys are measured by the ponderomotive method in a magnetic field of 6.8 · 105 A/m in the temperature range 80–1200 K. At the temperature of liquid nitrogen, the value of specific magnetization is maximum (~6,0–6,5 Гс · см3 · г–1) in CoTe and solid solutions based on it. Solid solutions of compositions x = 0.4–0.9 have a magnetic transition temperature exceeding 1200 K. Методом плавления соответствующих количеств порошков соединений антимонида кобальта и теллурида кобальта в вакууме синтезированы сплавы твердых растворов системы CoSb1–x Tex . Результаты рентгеноструктурного анализа сплавов подтвердили образование в системе непрерывного ряда твердых растворов со структурой никель- арсенидного типа. Постоянные а исходных соединений CoSb и CoTe близки по величинам, что определяет практически параллельный оси концентрации ход зависимости a = f(x). Зависимость постоянной с от концентрации плавно возрастает от 5,181 Å у CoSb до 5,371 Å у CoTe с небольшим прогибом к оси концентраций. Плотность сплавов, определенная методом гидростатического взвешивания в тетрахлориде углерода, имеет линейный характер зависимости от концентрации. Концентрационная зависимость микротвердости сплавов системы CoSb1–x Tex проходит через слабо выраженный максимум в области средних составов. Пондеромоторным методом в магнитном поле 6,8 · 105 А/м в интервале температур 80–1200 К измерены удельная намагниченность и магнитная восприимчивость сплавов системы. При температуре жидкого азота величина удельной намагниченности максимальна (~6,0–6,5 Гс · см3 · г–1) у составов CoTe и CoSb0,1Te0,9 и практически равна нулю у CoSb и твердых растворов на его основе. Твердые растворы составов х = 0,4–0,9 обладают температурой магнитного перехода, превышающей 1200 К

Формирование и электрохимические свойства пленок оксидов никеля и кобальта

Films of cobalt oxide and nickel oxide on monocrystalline silicon substrates were obtained by electrochemical deposition from aqueous electrolyte solutions. Their structure and composition were studied by Raman microscopy and scanning electron microscopy. The results of the study by Raman spectroscopy showed that the obtained films are polycrystalline structures of cobalt (II, III) oxide and nickel (II) oxide, the crystalline perfection of which increases with an increase in the electrolyte temperature. It was found by scanning electron microscopy that nickel oxide films have a smoother surface, while cobalt oxide has a more developed structure consisting of lamellar crystals. The specific electrochemical capacity of cobalt oxide and nickel oxide films obtained under optimal conditions, measured by voltammetry, was 14.67 and 1634.08 F/g, respectively. The high specific electrochemical capacity of a nickel oxide film can be used to create efficient electrochemical devices and energy storage devices.Методом электрохимического осаждения получены пленки оксида кобальта и оксида никеля на подложках монокристаллического кремния. Проведены исследования их структуры и состава методами рамановской микроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Результаты исследования методом рамановской спектроскопии показали, что полученные пленки представляют собой поликристаллические структуры оксида кобальта (II, III) и оксида никеля (II), кристаллическое совершенство которых возрастает с увеличением температуры электролита. Методом сканирующей электронной микроскопии было установлено, что пленки оксида никеля отличаются гладкой поверхностью, в то время как оксид кобальта обладает более развитой структурой и состоит из кристаллов пластинчатой формы. Измеренная методом вольтамперометрии удельная электрохимическая емкость пленок оксида кобальта и оксида никеля, полученных в оптимальных условиях, составила соответственно 14,67 и 1634,08 Ф/г. Высокая удельная электрохимическая емкость пленки оксида никеля может быть использована для создания эффективных электрохимических приборов и устройств накопления энергии

Условия синтеза, кристаллическая структура и магнитные свойства селенидов Mn–Tm–Se

Single-phase compositions in the MnSe–TmSe quasi-binary section have been synthesized by the method of reactions in the solid phase. The crystal structure of polycrystalline powders has been studied in CuKα-radiation. It was found that the samples in the concentration range 0 x 0.7 have a cubic structure of the space group Fm m3 . An increase in the concentration of Tm cations in the Mn1–xTmxSe compositions leads to an increase in the unit cell parameter a from 0.547 nm for the Mn0.975Tm0.025Se compound to 0.566 nm for the Mn0.3Tm0.7Se composition. Thin layers of Mn1–xTmxSe solid solutions were synthesized by the flash method on optically transparent glass substrates. The film thicknesses are in the range of values from 0.8 to 3.2 µm. It has been established that Mn1–xTmxSe films also have the system NaCl, S.G.: Fm m3 . The composition of the Mn1–xTmxSe films corresponds to the chemical composition of the MnSe–TmSe charge powders. In the temperature range ~ 80–900 K, the va lues of the specific magnetization and magnetic susceptibility of the studied selenides were measured. The results obtained make it possible to determine the temperature regimes for the synthesis of new magnetic semiconductor substances, including those in the film state. The synthesized substances can be used in multifunctional microelectronic devices, as well as in the development of new materials capable of operating in wide temperature ranges and under the influence of external magnetic fields.Методом реакций в твердой фазе синтезированы однофазные составы в квазибинарном разрезе MnSe–TmSe. Кристаллическая структура поликристаллических порошков изучена в CuKα-излучении. Установлено,что образцы в интервале концентраций 0 x 0,7 имеют кубическую структуру пространственной группы Fm m3 . Изменение концентрации катионов Tm в составах Mn1–xTmxSe приводит к увеличению параметра a элементарной кристаллической ячейки от 0,547 нм для состава Mn0,975Tm0,025Se до 0,566 нм у состава Mn0,3Tm0,7Se. Методом «flash» на подложках оптически прозрачного стекла синтезированы тонкие слои твердых растворов Mn1–xTmxSe. Толщины пленок заключены в интервале значений от 0,8 до 3,2 мкм. Установлено, что пленки Mn1–xTmxSe также обладают синго-нией NaCl, S.G.: Fm m3 . Состав пленок Mn1–xTmxSe соответствует химическому составу порошков шихты MnSe–TmSe. В интервале температур ~ 80–900 К измерены величины удельной намагниченности и магнитной восприимчивости исследуемых селенидов. Полученные результаты позволяют определить температурные режимы синтеза новых магнитных полупроводниковых веществ, в том числе в пленочном состоянии. Синтезированные вещества могут быть использованы в устройствах микроэлектроники многофункционального назначения, а также при разработке новых материалов, способных работать в широких интервалах температур и при воздействии внешних магнитных полей

МАГНИТОСОПРОТИВЛЕНИЕ И ЭФФЕКТ ХОЛЛА В ТВЕРДОМ РАСТВОРЕ Mn0,55V0,45S

In the 80-300 K temperature range and magnetic fields with induction of up to 2.1 T are studied the characteristics of magnetoresistive properties and Hall effect of Mn0,55V0,45S solid solution. It was found that the Mn0,55V0,45S composition is a semiconductor with high p-type carrier concentration and low values of their mobility; a magnetoresistive effect is observed; solid solution has a noncollinear antiferromagnetic structure at temperatures ranges T < TN = 130 K; in the vicinity of the temperature T ~ 180 K in Mn0,55V0,45S there is a phase transition of semiconductor-semimetal type due to delocalization of charge carriers and the formation of micro areas with ferromagnetic ordering in an antiferromagnetic matrix. Magnetoresistive effect in this case, most likely is due to the magnetic inhomogeneity and can be interpreted in the framework of the electronic and magnetic phase separation consistent with the theory of current flow in heavily doped semiconductors.В интервале температур 80-300 К и магнитных полях с индукцией до 2,1 Тл изучены особенности магнито¬резистивных свойств и эффекта Холла твердого раствора Mn0,55V0,45S. Установлено, что состав Mn0,55V0,45S является полупроводником с высокими значениями концентрации носителей заряда р-типа и низкими величинами их подвижности; обладает магниторезистивным эффектом; имеет неколлинеарную антиферромагнитную структуру в области температур Т < ТN = 130 К; в окрестности температуры Т ~ 180 К в Mn0 55V0 45S имеет место фазовое превращение типа полупроводник-полуметалл, обусловленное делокализацией носителей заряда и образованием микрообластей с ферромагнитным упорядочением в антиферромагнитной матрице. Магниторезистивный эффект в этом случае, вероятнее всего, обусловлен магнитной неоднородностью и может быть проинтерпретирован в рамках модели электронного и магнитного разделения фаз, согласующейся с теорией протекания тока в сильно легированных полупроводниках

SYNTHESIS AND OPTICAL PROPERTIES OF Ni-DOPED ZnO GROWN BY ELECTROCHEMICAL DEPOSITION

This paper is targeted at studying the patterns of deposition by electrochemical method of Ni-doped ZnO films, including registering and analyzing their photoluminescence and Raman scattering spectra. We have studied the electrochemical deposition of nickel-doped zinc oxide films on single-crystal silicon substrates from aqueous solutions of zinc and nickel nitrates. The deposition was conducted from aqua solutions of Zn and Ni nitrates in a standard double-electrode electrochemical cell in galvanostatic mode with the current density from 5 to 20 mA/cm2 and deposition time from 5 to 30 min. The Raman scattering on nickel-doped zinc oxide films was examined via laser Raman spectrometer SOL Instruments Confotec NR500. The analysis of Raman spectra showed that an increase of cathodic current density deposition leads to an enhanced concentration of a doping agent in the films. Photoluminescence spectra of the samples were registered on a laser spectral measuring system based on monochromator-spectrograph SOLAR TII MS 7504i where a monochromatic line with the 345-nm wavelength, which was extracted from the spectrum of Xe-lamp by means of double monochromator Solar TII DM160, was used as the excitation source. The research demonstrates that the emmission intensity increases with the thickness of the deposited film, and the position of maximums of the radiation line remains unchanged in a visible wavelength range and on photoluminescence spectra with fixed current density. The change in the density of the cathode current leads to a shift in the position of the photoluminescence spectra maximum, which indicates restructuring of defects and dopant atoms in the doped semiconductor, which in turn changes the position of the corresponding levels in the band gap of the material

Magnetic Properties of Bulk and Thin Nd₂Fe₁₄B Films after Corrosion Action

The corrosion action for bulk and thin Nd₂Fe₁₄B films magnets in different corrosion media was studied. The thin Nd-Fe-B films of 100 nm ≤ d ≤ 1000 nm were deposited on glass substrate by "flash" evaporation method. The structure and microstructure of the samples were studied by X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy. The temperature dependence of the magnetization before and after corrosion action was carried out by ponderomotive method in the temperature range 80 ≤ T ≤ 800 K. It is shown that the specific magnetizations of the thin Nd-Fe-B films with d ≥ 1000 nm are comparable to those measured for the powder samples. The values of the coercive and saturation fields were determined from the hysteresis loops measurements

Crystal Structure and Magnetic Properties of Mn1−xGdxSeMn_{1-x}Gd_{x}Se Solid Solutions

The synthesis of polycrystalline $Mn_{1-x}Gd_{x}Se$ solid solutions is carried out by solid state reaction method followed by quenching from the temperature of 1370 K. The X-ray diffraction studies realized at 300 K revealed that the structure of the single phase samples in the 0 < x < 0.15 concentration range is identified on base a face centered cubic crystal cell of Fm3m space group. The heating of the solid solutions to 900 K does not affect on the magnetic susceptibility as the dependences is identical to the measurements in the "heating-cooling" regime. Comparing the research results of magnetic properties of the $Mn_{1-x}Gd_{x}Se$ solid solutions with those of $Mn_{1-x}Gd_{x}S$ solid solutions, we can conclude that substitution of manganese ions by gadolinium in manganese selenide lead to more changes in the basic magnetic characteristics than in manganese sulfide

Effect of Co-Doping on Magnetic Properties of Bismuth Ferrite

The effect of co-doping on structure and magnetic properties of the BiFeO3-based multiferroics with a partial isovalent substitution of bismuth for La3+, Gd3+, Dy3+, and Er3+ ions have been experimentally investigated by X-ray diffraction and magnetic methods. The ceramic R1xR20.2−xBi0.8FeO3 type (x = 0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20; R1, R2 = La, Gd, Dy, Er) samples have been prepared by a solid-state reaction method under cold pressing at high pressure P = 4 GPa. Temperature dependences of magnetization for the co-doped BiFeO3 demonstrate magnetic “weak ferromagnetic–antiferromagnetic” phase transitions in a high temperature range T = 550–650 K. The presence of a weak ferromagnetism in all compositions is confirmed by open loops of magnetic field dependences. It has been found out that the magnetic characteristics strongly depend on the degree of substitution, temperature, and magnitude of magnetic field