Resonant photoemission studies of (Eu,Gd)Te/Te thin layers
Creators
- 1. Institute of Physics, PAS, Warsaw (Poland)
- 2. Semiconductor Physics Institute, Vilnius (Lithuania)
- 3. Institute for Experimental Physics, University of Hamburg, Hamburg (Germany)
Description
Substituting Eu2+ by Gd3+ ions in antiferromagnetic EuTe semiconductor crystal we can control electrical and magnetic properties of this material. Since Gd3+ ions are donors in (Eu,Gd)Te the electrical conductivity becomes metallic. The free electron concentration is enough high so the Eu ions ferromagnetically interact via free electrons (RKKY mechanism). The protection of (Eu,Gd)Te layers from oxidation is the key task because of the change of the Eu ion's charge state from +2 to +3. As a result of oxidation the free electron concentration dramatically decreases and the oxidized (Eu,Gd)Te material returns to the antiferromagnetic state. As a protecting layer we propose to use the amorphous tellurium. The thermal treatment conditions are investigated in this work. It is observed that the acceptable way to evaporate the protecting Te layer and improve the crystal quality of (Eu,Gd)Te layer is the annealing in UHV chamber at 320 oC during long time (above 40 h). We carried out the photoemission spectroscopy measurements for study of the valence band electronic structure of (Eu,Gd)Te layers. Based on the Fano-type resonance photoemission spectra of Eu 4d-4f transition the resonance and antiresonance energies were determined for Eu2+ and Eu3+ ions. We defined that Eu ions are in +2 charge state in as grown (Eu,Gd)Te layer and amount of Eu3+ ions is negligibly low. (author)
Abstract (Polish)
Podstawienie jonu Gd3+ w miejsce Eu2+ w antyferromagnetycznym krysztale polprzewodnika EuTe powoduje zmiane charakteru przewodnictwa z izolacyjnego na elektronowe typu n, co prowadzi do powstania nowych wlasciwosci magnetycznych tych materialow. Wzajemne oddzialywanie jonow Eu poprzez swobodne elektrony (mechanizm RKKY) jest zrodlem ferromagnetyzmu w krysztalach (Eu,Gd)Te. W procesie otrzymywania warstw (Eu,Gd)Te kluczowym zadaniem jest zabezpieczenie warstw przed utlenianiem, ktore prowadzi do zmiany walencyjnosci jonow Eu z Eu2+ na Eu3+. W wyniku utleniania, koncentracja swobodnych elektronow gwaltownie spada i material ten powraca do stanu antyferromagnetycznego. Dla ochrony otrzymanych warstw przed dzialaniem powietrza atmosferycznego naparowywano na nie amorficzny tellur jako warstwe zabezpieczajaca. W prezentowanej pracy badany byl wplyw obrobki termicznej na strukture elektronowa tak otrzymywanych i zabezpieczanych warstw. Przeprowadzono proces odparowania ochronnej warstwy Te poprzez wygrzewanie jej w komorze preparacyjnej w warunkach bardzo wysokiej prozni, w temperaturze 320 oC, w czasie powyzej 40 h. Po tym procesie zaobserwowano poprawe jakosci krystalicznej warstwy (Eu,Gd)Te. Badania struktury elektronowej warstw (Eu,Gd)Te prowadzono metoda spektroskopii fotoemisyjnej. Przeprowadzone zostaly badania widm fotoemisji rezonansowej typu Fano dla przejscia Eu 4d-4f. Okreslono wartosci energii rezonansowej oraz antyrezonansowej tych przejs? dla jonow Eu2+ i Eu3+. Po procesie wygrzewania otrzymano warstwy (Eu,Gd)Te, w ktorych jony Eu wystepuja w stanie ladunkowym Eu2+, a koncentracja jonow Eu3+ jest zaniedbywalna. (author)Additional details
Additional titles
- Original title (Polish)
- Badania fotoemisji rezonansowej warstw (Eu,Gd)Te/Te
Identifiers
Publishing Information
- Journal Title
- Synchrotron Radiation in Natural Science
- Journal Volume
- 5
- Journal Issue
- 3
- Journal Page Range
- p. 213-219
- ISSN
- 1644-7190
INIS
- Country of Publication
- Poland
- Country of Input or Organization
- Poland
- INIS RN
- 39003637
- Subject category
- S75: CONDENSED MATTER PHYSICS, SUPERCONDUCTIVITY AND SUPERFLUIDITY;
- Descriptors DEI
- AMORPHOUS STATE; ANNEALING; ANTIFERROMAGNETISM; ELECTRICAL PROPERTIES; ELECTRONIC STRUCTURE; EMISSION SPECTROSCOPY; EUROPIUM TELLURIDES; FERROMAGNETISM; GADOLINIUM IONS; HEAT TREATMENTS; LAYERS; MAGNETIC PROPERTIES; OXIDATION; PHOTOEMISSION; SEMICONDUCTOR MATERIALS; TELLURIUM
- Descriptors DEC
- CHALCOGENIDES; CHARGED PARTICLES; CHEMICAL REACTIONS; ELEMENTS; EMISSION; EUROPIUM COMPOUNDS; HEAT TREATMENTS; IONS; MAGNETISM; MATERIALS; PHYSICAL PROPERTIES; RARE EARTH COMPOUNDS; SECONDARY EMISSION; SEMIMETALS; SPECTROSCOPY; TELLURIDES; TELLURIUM COMPOUNDS
Optional Information
- Notes
- 19 refs., 7 figs.