Quantum Magnetoresistance of GaPAs Whiskers

А.О. Дружинін; І.П. Островський; Ю.М. Ховерко; Н.С. Лях-Кагуй; Д.В. Чемерис

doi:10.15330/pcss.23.3.468-472

Автор(и)

А.О. Дружинін Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
І.П. Островський Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
Ю.М. Ховерко Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
Н.С. Лях-Кагуй Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
Д.В. Чемерис Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.23.3.468-472

Ключові слова:

віскери GaPAs, магнетоопір, перехід метал–діелектрик, сенсор, кріогенні температури

Анотація

Досліджено магнетоопір віскерів GaP_xAs_1-x (x = 0…0,45) з концентрацією легувальної домішки в околі від глибокого діелектричного боку переходу метал–діелектрик (~10¹⁷ см^-3) до критичної концентрації (N_c ~ 5´10¹⁸ см^-3) за кріогенних температур від 4,2 до 77 K і в магнітному полі 0¸14 Тл. Виявлено негативний магнетоопір (НМО) з макcимальним значенням 7 % за температури 4,2 K і в магнітному полі з індукцією 4,5 Тл. Встановлено, що з підвищенням температури абсолютне значення НМО зменшувалось як для поздовжнього так і поперечного магнетоопору. Обговорюються можливі причини прояву НМО у віскерах GaP_xAs_1-x, зокрема, розмірне квантування, магнітне впорядкування спіна електронів або магнітне впорядкування внаслідок неконтрольованого входження магнітної домішки, а також квантова інтерференція хвильової функції електрона. Запропоновано використовувати віскери GaP_xAs_1-x як чутливі елементи сенсорів температури.

Посилання

Z. Mi, Y.L. Chang, III-V compound semiconductor nanostructures on silicon: epitaxial growth, properties, and applications in light emitting diodes and lasers, Journal of Nanophotonics 3(1), 031602 (2009); https://doi.org/10.1117/1.3081051.

S. Xie, X. Zhou, S. Zhang, D. J. Thomson, X. Chen, G.T. Reed, C.H. Tan, InGaAs/AlGaAsSb avalanche photodiode with high gain-bandwidth product, Optics Express 24(21), 24242 (2016); https://doi.org/10.1364/OE.24.024242.

B. Amiri, A. Belghachi, H. Benslimane, A. Talhi, Potential of multiple-quantum well tandem solar cells based on GaPxAs1-x/GayIn1-yAs, Optik 147, 283 (2017); https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2017.08.081.

V. Neplokh, V. Fedorov, A. Mozharov, F. Kochetkov, K. Shugurov, E. Moiseev, I. Mukhin, Red GaPAs/GaP Nanowire-Based Flexible Light-Emitting Diodes, Nanomaterials 11(10), 2549 (2021); https://doi.org/10.3390/nano11102549.

A.A. Druzhinin, I.P. Ostrovskii, Semiconductor whiskers for humidity sensors, Physics and Chemistry of Solid State 21(2), 227 (2020); https://doi.org/10.15330/pcss.21.2.227-231.

A. Abdollahi, M.M. Golzan, K. Aghayar, Electronic properties of GaPxAs1-x ternary alloy: A first-principles study, Journal of Alloys and Compounds 675, 86 (2016); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.03.101.

S. Adachi, Properties of Semiconductor Alloys: Group-IV, III-V and II-VI Semiconductors (John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 2009).

P.P. Konorov, A.M. Yafyasov, V.B. Bogevolnov, Field Effect in Semiconductor-Electrolyte Interfaces: Application to Investigations of Electronic Properties of Semiconductor Surfaces (Princeton University Press, 2006).

A.A. Druzhinin, N.S. Liakh-Kaguy, I.P. Ostrovskii, Y.M. Khoverko, Magnetoresistance of GaP0.4As0.6 Whiskers in Vicinity of MIT, Journal of Nano-and Electronic Physics 11(4), 04007-1 (2019); https://doi.org/10.21272/jnep.11(4).04007.

L. Bellaiche, S.H. Wei, A. Zunger, Composition dependence of interband transition intensities in GaPN, GaAsN, and GaPAs alloys, Physical Review B 56(16), 10233 (1997); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.56.10233.

E.A. Emelyanov, M. A. Putyato, B.R. Semyagin, A. Vasilenko, V.V. Preobrazhenskii, MBE growth of GaPxAs1−x and GaSbxAs1−x solid solutions with As2 or As4 molecular beam, 2010 11th International Conference and Seminar on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (IEEE, 2010), p. 109. https://doi.org/10.1109/EDM.2010.5568645.

I.V. Melnyk, Estimating of current rise time of glow discharge in triode electrode system in case of control pulsing, Radioelectronics and Communications Systems 56(12), 592 (2013); https://doi.org/10.3103/S0735272713120066.

I.V. Mel'nik, Radioelectronics and Communications Systems 48(6), 41 (2005); https://doi.org/10.3103/S0735272705060087.

A. Druzhinin, I. Ostrovskii, Y. Khoverko, N. Liakh-Kaguy, Spin-orbit coupling in strained Ge whiskers, Low Temperature Physics 45(11), 1182 (2019); https://doi.org/10.1063/10.0000124.

A. Druzhinin, I. Ostrovskii, Y. Khoverko, N. Liakh-Kaguy, K. Rogacki, Berry phase in strained InSb whiskers, Low Temperature Physics 44(11), 1189 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5060974.

A. Druzhinin, I. Ostrovskii, Y. Khoverko, N. Liakh-Kaguy, Quantization in magnetoresistance of strained InSb whiskers, Low Temperature Physics 45(5), 513 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5097360.

N.S. Liakh-Kaguy, A.A. Druzhinin, I.P. Ostrovskii, Y.M. Khoverko, Superconductivity and weak anti-localization in GaSb whiskers under strain, Low Temperature Physics 45(10), 1065 (2019); https://doi.org/10.1063/1.5125905.

A.A. Nikolaeva, L.A. Konopko, A.K. Tsurkan, E.P. Sinyavskii, O.V. Botnari, Effect of negative magnetoresistance in a transverse magnetic field in quantum Bi wires, Surface Engineering and Applied Electrochemistry 51(1), 46 (2015); https://doi.org/10.3103/S106837551501010X.

Y. Toyozawa, Theory of Localized Spins and Negative Magnetoresistance in the Metallic Impurity Conduction, Journal of the Physical Society of Japan 17(6), 986 (1962); https://doi.org/10.1143/JPSJ.17.986.

A.V. Kochura, B.A. Aronzon, M. Alam, A. Lashkul, S.F. Marenkin, M.A. Shakhov, E. Lahderanta, Magnetoresistance and anomalous hall effect of InSb doped with Mn, Journal of Nano-and Electronic Physics 5(4), 04015-1 (2013).

B.L. Altshuler, A.G. Aronov, CHAPTER 1 - Electron–Electron Interaction In Disordered Conductors, Modern Problems in Condensed Matter Sciences 10, p. 1 (1985); https://doi.org/10.1016/B978-0-444-86916-6.50007-7.

P.A. Lee, T.V. Ramakrishnan, Disordered electronic systems, Reviews of Modern Physics 57(2), 287 (1985); https://doi.org/10.1103/RevModPhys.57.287.