Диагностика парамагнитных и оптических характеристик композиционных материалов с полупроводниковыми свойствами и сформированных при воздействии высоких давлений микрокристаллов алмаза и кубического нитрида бора : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель И. И. Азарко

Abstract

Объектами исследования являются композитные материалы на основе порошков ультрадисперсных алмазов и нитрида бора с введением алюминия, наноструктурированный композиционный материал, полученный методом ионно-лучевой обработки оксид цинка ионами кобальта, проводящая пермаллоевая пленка с магнитным упорядочением и кристаллы алмаза, подвергнутые высокоэнергетичной обработке. Цель проекта состояла в исследовании спектроскопических, электрических и гальваномагнитных характеристик композитных материалов, полученных спеканием при высоком давлении или ионно-лучевыми технологиями, с разными механизмами переноса электронов и разным магнитным состоянием. В результате исследований было установлено снижение величины пропускания в монокристаллических пластинках оксида цинка, имплантированных ионами Co+ с энергией 40 кэВ и возростание коэффициента отражения с ростом дозы имплантации. Показано, что полосы поглощения в диапазоне 550–680 нм характерны для оптически активных ионов Со2+, находящихся в позициях замещения катионов цинка в матрице ZnO. Узкая полоса отражения при l = 375 нм в спектрах отражения ZnO обусловлена экситонным отражением. Разработана трехслойная модель, в которой первый поверхностный слой содержит нановключения кобальта, второй более заглубленный слой представляет собой твердый раствор замещения ионов кобальта в матрице ZnO и третий слой – оставшаяся, необлученная часть матрицы. Определены эффективные значения показателей преломления двух слоев оксида цинка, содержащих имплантированную примесь кобальта в различном фазовом состоянии. Разработана методика формирования многослойных наноразмерных структур с различными показателями преломления посредством ионной имплантации полупроводниковой матрицы оксида цинка. Актуальность данных структур обусловлена необходимостью создания новых устройств магнитооптики и спинтроники, оперирующих не только на основе гигантского магниторезистивного эффекта из-за спин-зависимых процессов электронного рассеяния или туннелирования, но и на основе магнитооптических эффектов, поскольку спиновым состоянием таких устройств можно управлять поляризованным электромагнитным излучением. Полученные результаты внедрены в учебный процесс кафедры физики полупроводников и наноэлектроники в качестве лабораторной работы цикла «Современные методы исследований».