Wpływ warunków wygrzewania na strukturę defektowÄ krzemu ...

w postaci nanowydzieleń w matrycy Si, to z obliczeń otrzymano, że na interfejsie związkówMn 4 Si 7 i Si pojawia się magnetyzm. Obserwacje wynikające z prac [31,105,106] dobrzewspółgrają z wynikami otrzymanymi w niniejszej rozprawie. Najlepsze własnościmagnetyczne uzyskano w obecności wydzieleń o rozmiarach 10-15 nm (T A = 870 K),natomiast po wygrzaniu próbek w temperaturach wyższych, rozmiar wydzieleń wzrastawskutek tego, że mniejsze wydzielenia łączą się w większe, czyli przy jednoczesnym spadkuich koncentracji. Skutkuje to zdecydowanym pogorszeniem ferromagnetyzmu próbek Si:Mn,gdyż spada koncentracja „aktywnych interfejsów”.Dodatkowym zaskakującym faktem literaturowym jest to, że samoimplantowanykrzem (Si:Si) po wygrzaniu także wykazuje niewielkie uporządkowanie magnetycznewyjaśnione oddziaływaniem niesparowanych spinów w zerwanych wiązaniach [107].Pozwala to na wniosek, że ferromagnetyzm w Si:Mn nie musi być związany z obecnościąjonów magnetycznych, natomiast jego źródeł należy upatrywać także w strukturze defektowejmateriału, a w szczególności we własnościach wydzieleń oraz ich oddziaływaniu z matrycą(np. niedopasowaniu czy zjawiskach na interfejsach) lub też w defektach poimplantacyjnych.Praca [108] grupy rosyjskiej także potwierdza te doniesienia.9.4. Podsumowanie badań magnetycznych próbek Si:MnWykonano pomiary zależności namagnesowania M od przyłożonego zewnętrznegopola H w temperaturze 5 K dla kryształów Cz-Si implantowanych Mn + do zimnego podłożaoraz Cz-Si i Fz-Si implantowanych do gorącego podłoża, a następnie wygrzanych w różnychtemperaturach. Wyniki przedstawiono i omówiono w rozdziale 9.2, wraz z odniesieniemdo badań strukturalnych opisanych w rozdziałach poprzednich. W rozdziale 9.3przeprowadzono dyskusję możliwych źródeł ferromagnetyzmu badanych próbek w oparciuo dane literaturowe, co pozwoliło na wyciągnięcie istotnych wniosków: Uporządkowanie magnetyczne wygrzanych próbek Si:Mn wiąże się z obecnością fazyMn 4 Si 7 , a kluczowe znaczenie dla powstawania i optymalizacji porządku magnetycznegojest wielkość i koncentracja tych wydzieleń. Najsilniejszy ferromagnetyzm obserwowanyjest w obecności wydzieleń o rozmiarach 10-15 nm i koncentracji 4×10 14 cm -3 (próbkaFz-Si implantowana Mn + do gorącego podłoża i wygrzana w temperaturze 870 K).Kreacja wydzieleń o większych rozmiarach oraz/lub zmniejszenie ich koncentracjipowoduje pogorszenie własności magnetycznych materiału co może wynikać z redukcjikoncentracji powierzchni interfejsów wydzielenie/matryca. Z badań dyfrakcyjnych- 109 -