УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ Lu0.05Mn0.95S Текст научной статьи по специальности «Физика»

Секция «Перспективные материалы и технологии»

УДК 539.21:537.86

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ Lu0.05Mn0.95S

Н. А. Черемных*, О.С. Никитинский, Д.В. Казак Научный руководитель - М.Н. Ситников

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

*E-mail: nat_lisi@mail.ru

Релаксационные явления изучены в твердом растворе Lu0.05Mn0.95S с использованием ультразвука в диапазоне температур 80-500 K. Определено время релаксации коэффициента ослабления ультразвука, определены температурные диапазоны с максимальным временем.

Ключевые слова: твердые растворы, полупроводники, перспективные материалы, ультразвук.

ULTRASOUND EXAMINATION IN SOLID SOLUTIONS Lu0.05Mn0.95S

N. A. Cheremnyh*, O. S Nikitinskiy, D. V. Kazak Scientific supervisor - M. N. Sitnikov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

*E-mail: nat_lisi@mail.ru

Relaxation phenomena are studied in Lu0.05Mn0.95S solid solution using ultrasound in the temperature range of 80-500 K. The relaxation time of the attenuation coefficient of ultrasound is determined, the temperature ranges with the maximum time are determined.

Keywords: solid solutions, semiconductors, promising materials, ultrasound

Исследование полупроводников обнаруживающих эффекты влияния магнитного поля на электронную подсистему, имеет большое значение для развития технологий спинтронных устройств и сенсорных датчиков, применяемых в экстремальных условиях низких температур. Фазовые переходы реализуются в магнитных, кристаллических и диэлектрических [1] системах. В области фазовых переходов система обнаруживает большие флуктуации параметра порядка. В этой области температур система становится неустойчивой и проявляются неравновесные эффекты.

В халькогенидах марганца найдены магнитные и структурные переходы. Для определения температур фазовых переходов можно использовать ультразвуковой метод [2]. Акустические фононы взаимодействуют с деформационным потенциалом и с носителями тока. В результате можно получить информацию о типах носителей тока, индуцируемого ультразвуком и критических температур структурного перехода.

С помощью ультразвука индуцируется диодный эффект в RexMn1-xS (Re=Yb, Tm) и в Mo/n-n+ -Si [3]. Предполагается что этот эффект обусловлен термоэлектронной эмиссией (при высокой температуре) и туннелированием фононов (при низкой температуре).

Цель работы установить критические области температур с максимальной релаксацией коэффициента затухания ультразвука для дальнейшего изучения изменения.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1

Затухание ультразвука исследовалось на прямоугольном образце размером 6х4х4 мм с двумя пьезодатчикми из ЦТС-19 диаметром 4 мм на противоположных гранях и расстояние между ними !=3 мм. На один из пьезодатчиков подается прямоугольный импульс длительностью 100 нс и 50 нс с частотой 1 МГц, на втором пьезодатчике регистрируется напряжение. Резонансная частота пьезодатчика 5,6 MГц. Коэффициент затухания ультразвука определялся из соотношения амплитуд электрического напряжения на входе и выходе пьезодатчиков ^^ : a=ln(Uin/Uout)/l

Ток измерялся на приборе 2470 ^^ку. Затухание ультразвука образца LuxMnl_xS c к=0.05 для двух времен длительности импульса представлено на Рис.^. Чем короче импульс, тем больше затухание. Возможно это связано с поликристаллическим состоянием и рассеянием звуковой волны на поликристаллических границах. В области резонанса пьезодатчиков затухание минимально. Поэтому в дальнейшем исследования будем проводить на частоте w=5 MГц.

Рис. 1. а - коэффициент затухания ультразвука в LuxMni_xS с x=0.05 для двух длительностей импульса 100 нс (1), 50 нс (2) при T=300 K в зависимости от частоты. b - коэффициент затухания ультразвука в зависимости от времени концентрация x=0.05 для T=300 K(1), T=360 K (2)

Замещение ионов марганца редкоземельными ионами приводит к структурным и

электронным переходам, где затухание звука будет зависеть от времени. На Рис. 1b

представлены коэффициент затухания при комнатной температуре и при Т=360 К. Затухание

медленно растет за 20 минут с резкими выбросами в интервале от 2 до 4 минут при 360 К.

Затухание определяется деформационным потенциалом решетки и термоэмиссией

электронов в полупроводниках. Установлена тенденция уменьшения затухания с ростом

интенсивности ультразвука. Соединение LuxMn1-xS является высокомным с изменением 11 8

сопротивления от 10 до 10 Ом в интервале температур 80-500 К.

Библиографические ссылки

1. Dipole glass in chromium-substituted bismuth pyrostannate / Aplesnin, S.S., Udod, L.V., Sitnikov, M.N. // (2018) Materials Research Express, 5 (11), статья № 115202,

2. Dipole glass in chromium-substituted bismuth pyrostannate / Udod L.V., Aplesnin S.S., Sitnikov M.N., Romanova O.B. // J. Alloys and Compounds V. 804 p. 281 2019.

3. Electrosound and asymmetry of the I-V characteristic induced by ultrasound in the RexMn1-xS (Re = Tm, Yb) / S.S. Aplesnin, M.N. Sitnikov, O.B. Romanova, A.M. Kharkov, O.B. Begisheva // The European Physical Journal Plus volume 137, Article number: 226 (2022)

© Черемных Н. А., Никитинский О.С., Казак Д.В., 2022