vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2022-67-2-135-143vestift-731Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYУсловия синтеза, кристаллическая структура и магнитные свойства селенидов Mn–Tm–SeSynthesis conditions, crystal structure and magnetic properties of Mn–Tm–Se selenidesАплеснинС. С.AplesninS. S.

Аплеснин Сергей Степанович – доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории теоретической физики

ул. Академгородок, 50, 660036, Красноярск

Sergey S. Aplesnin – D. Sc. (Physics and Mathematics), Leading Researcher of the Laboratory of Theoretical Physics

50, Akademgorodok Str., 660036, Krasnoyarsk

apl@iph.krasn.ruРомановаО. Б.RomanovaO. B.

Романова Оксана Борисовна – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории резонансных свойств магнитоупорядоченных веществ

ул. Академгородок, 50, 660036, Красноярск

Oksana B. Romanova – Ph. D. (Physics and Mathematics), Senior Researcher of the Laboratory of Resonant Properties of Magnetically Ordered Substances

50, Akademgorodok Str., 660036, Krasnoyarsk

rob@iph.krasn.ruГалясА. И.GalyasA. I.

Галяс Анатолий Иванович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории физики магнитных материалов

ул. П. Бровки, 19-5, 220072, Минск

Anatoly I. Galyas – Ph. D. (Physics and Mathematics), Senior Researcher of the Laboratory of Physics of Magnetic Materials

19, room 5, P. Brovka Str., 220072, Minsk

ЖивулькоА. М.ZhivulkoA. M.

Живулько Алена Михайловна – кандидат физикомате матических наук, старший научный сотрудник лаборатории физики магнитных материалов

ул. П. Бровки, 19-5, 220072, Минск

Aliona M. Zhivulko – Ph. D. (Physics and Mathematics), Senior Researcher of the Laboratory of Physics of Magnetic Materials

19, room 5, P. Brovka Str., 220072, Minsk

alyona_panasevich@mail.ruЯнушкевичК. И.YanushkevichK. I.

Янушкевич Казимир Иосифович – доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории физики магнитных материалов

ул. П. Бровки, 19-5, 220072, Минск

Kazimir I. Yanushkevich – D. Sc. (Physics and Mathematics), Senior Researcher of the Laboratory of Physics of Magnetic Materials

19, room 5, P. Brovka Str., 220072, Minsk

k.yanushkevitch@yandex.byИнститут физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наукKirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC Siberian Branch Russian Academy of SciencesНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедениюScientific-Practical Materials Research Center of the National Academy of Sciences of Belarus202202072022672135143Copyright © Аплеснин С.С., Романова О.Б., Галяс А.И., Живулько А.М., Янушкевич К.И., 20222022Аплеснин С.С., Романова О.Б., Галяс А.И., Живулько А.М., Янушкевич К.И.Aplesnin S.S., Romanova O.B., Galyas A.I., Zhivulko A.M., Yanushkevich K.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/731

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.

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.

халькогенидытвердые растворыкристаллическая структурамагнитные свойстваchalcogenidessolid solutionscrystal structuremagnetic propertiesРабота выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (проект № Т20Р-052) и Российского фонда фундаментальных исследований (проект №20-52-00005 Bel_a).This work was supported by the Belarusian Republican Foundation for Basic Research (project no. T20R-052) and the Russian Foundation for Basic Research (project no. 20-52-00005 Bel_a).ReferencesЗвездин, А. К. Фазовые переходы и гигантский магнитоэлектрический эффект в мультиферроиках / А. К. Звездин, А. П. Пятаков // Успехи физ. наук. – 2004. – Т. 174, № 4. – С. 465–470. https://doi.org/10.3367/UFNr.0174.200404n.0465Zvezdin A. K., Pyatakov A. P. Phase transitions and the giant magnetoelectric effect in multiferroics. Physics–Uspekhi, 2004, vol. 47, no. 4, pp. 416–421. http://doi.org/10.1070/PU2004v047n04ABEH001752Аплеснин, С. С. Магнитные и электрические свойства сильнокоррелированных магнитных полупроводников с четырехспиновым взаимодействием и с орбитальным упорядочением / С. С. Аплеснин. – М.: Физматлит, 2013. – 176 с.Aplesnin S. S. Magnetic and Electrical Properties of Strongly Correlated Magnetic Semiconductors with Four-Spin Interaction and Orbital Ordering. Moscow, Fizmatlit Publ., 2013. 176 p. (in Russian).Interface-induced phenomena in magnetism / F. Hellman [et al.] // Rev. Mod. Physics. – 2017. – Vol. 89, iss. 2. – 025006. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.89.025006Hellman F., Hoffman A., Tserkovnyak Y. et al. Interface-induced phenomena in magnetism. Reviews of Modern Physics, 2017, vol. 89, iss. 2, 025006. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.89.025006Фетисов, Ю. К. Спинтроника: физические основы и устройства / Ю. К. Фетисов, А. С. Сигов // Радиоэлектроника, Наносистемы. Информационные технологии (РЭНСИТ). – 2018. – Т. 10, № 3. – С. 343–356. https://doi.org/10.17725/rensit.2018.10.343Fetisov Y. K., Sigov A. S. Spintronics: physical foundations and devices. Radioelektronika, Nanosistemy, Informacionnye Tehnologii = RENSIT, 2018, vol. 10, no. 3, pp. 343–356 (in Russian). https://doi.org/10.17725/rensit.2018.10.343Spintronics based random access memory: a review / S. Bhatti [et al.] // Mater. Today. – 2017. – Vol. 20, № 9. – P. 530–548. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2017.07.007Bhatti S., Sbiaa R., Hirohata A., Ohno H., Fukami S., Piramanayagam S. N. Spintronics based random access memory: a review. Materials Today, 2017, vol. 20, no. 9, pp. 530–548. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2017.07.007Электрофизические свойства поликристаллических пленок BiFe0.95Co0.05O3 / O. Б. Романова [и др.] // Физика твердого тела. – 2021. – Т. 63, вып. 6. – С. 721–728. https://doi.org/10.21883/FTT.2021.06.50928.015Romanova O. B., Kretinin V. V., Aplesnin S. S., Sitnikov M. N., Udod L. V., Yanushkevich K. I. Electrophysical properties of polycrystalline films BiFe0.95Co0.05O3. Physics of the Solid State, 2021, vol. 63, iss. 6, pp. 897–903. https://doi.org/10.1134/s1063783421060184MnSe: Rocksalt versus zinc-blende structure / Hyuning Kim [et al] // Phys. Rev. B. – 1998. – Vol. 58, № 11. – P. 6700–6703. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.58.6700Kim H., Vogelgesang R., Ramdas A. K., Peiris F. C., Bindley U., Furdyna J. K. MnSe: Rocksalt versus zinc-blende structure. Physical Review B., 1998, vol. 58, no. 11, pp. 6700–6703. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.58.6700Magnetic and some thermal properties of chalcogenides of Pr and Tm and a few other rare earths / E. Bucher [et al.] // Phys. Rev. B. – 1975. – Vol. 11, № 1. – P. 500–513. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.11.500Bucher E., Andres K., Salvo F. J. di, Maita J. P., Gossard A. C., Cooper A. S., Hull G. W., Jr. Magnetic and some thermal properties of chalcogenides of Pr and Tm and a few other rare earths. Physical Review B., 1975, vol. 11, no. 1, pp. 500– 513. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.11.500Диаграммы состояния двойных металлических систем / под ред. Н. П. Лякишева. – М.: Машиностроение, 2000. – Т. 3, кн. 2. – 448 с.Lyakishev N. P. (ed.). State Diagrams of Binary Metallic Systems. Volume 3. Book 2. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2000. 448 p. (in Russian).Predel, B. Se-Tm (Selenium-Thulium) [Electronic Resource] / B. Predel // Phase Equilibria, Crystallographic and Thermodynamic Data of Binary Alloys Pu-Re – Zn-Zr / ed. O. Madelung. – Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1998. Mode of access: https://materials.springer.com/lb/docs/sm_lbs_978-3-540-70705-9_2721. https://doi.org/10.1007/10551312_2721Predel B. Se-Tm (Selenium-Thulium). Madelung O. (ed.). Phase Equilibria, Crystallographic and Thermodynamic Data of Binary Alloys Pu-Re – Zn-Zr. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1998. Available at: https://materials.springer.com/lb/docs/sm_lbs_978-3-540-70705-9_2721. https://doi.org/10.1007/10551312_2721CRC Handbook of Chemistry and Physics. – 89th ed. – Taylor and Francis Group, LLC, 2008–2009.CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89th ed. Taylor and Francis Group, LLC, 2008–2009.Диаграммы состояния двойных металлических систем / под ред. Н. П. Лякишева. – М.: Машиностроение, 2001. – Т. 3, кн. 1. – 972 с.Lyakishev N. P. (ed.). State Diagrams of Binary Metallic Systems. Volume 3. Book 1. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2001. 972 p. (in Russian).Янушкевич, К. И. Твердые растворы монохалькогенидов 3d-металлов / К. И. Янушкевич. – Минск: Изд. центр, 2009. – 230 с.Yanushkevich K. I. Solid Solutions of Monochalcogenides of 3d-Metals. Minsk, Publ. Centre, 2009. 230 p. (in Russian).Магнитные фазовые переходы и кинетические свойства халькогенидов 3d-металлов / С. С. Аплеснин [и др.]. – Красноярск: Сиб. гос. фэрокосм. ун-т., 2017. – 208 с.Aplesnin S. S., Romanova O. B., Demidenko O. F., Yanushkevich K. I. Magnetic Phase Transitions and Kinetic Properties of 3d-Metal Chalcogenides. Krasnoyarsk, Siberian State Aerospace University, 2017. 208 p. (in Russian).Rietveld refinement of powder X-ray diffraction, microstructural and mechanical studies of magnesium matrix composites processed by high-energy ball milling / T. Ramkumar [et al.] // J. Magn. Alloys. – 2018. – Vol. 6, № 4. – P. 390– 398. https://doi.org/10.1016/j.jma.2018.08.002Ramkumar T., Selvakumar M., Vasanthsankar R., Sathishkumar A. S., Narayanasamy P., Girijab G. Rietveld refinement of powder X-ray diffraction, microstructural and mechanical studies of magnesium matrix composites processed by high-energy ball milling. Journal of Magnesium and Alloys, 2018, vol. 6, no. 4, pp. 390 – 398. https://doi.org/10.1016/j.jma.2018.08.002

The authors declare that there are no conflicts of interest present.