Магнітні властивості ниткоподібних кристалів кремню

Abstract

Досліджено магнітну сприятливість (МС; χ) ниткоподібних кристалів (НК) кремнію різного діаметра тп морфології. Для інтерпретації результатів, отриманих при вимірюванні залежності МС віл напруженості магнітного поля(0.3 - 4 кЕ), усі досліджені кристали розділені на чотири групи. До першої групи зараховані кристали діаметром 0,1-0,9 мкм, до другої - двійникові кристали діаметром 1-2 мкм, до третьої голкоподібні кристали діаметром від 5 до 1500 мкм, до четвертої - ізометричні кристали. У кристалів першої групи зі збільшенням діаметра НК їхній парамагнетизм переходить у діамагнетизм, а в кристалів третьої групи зі збільшенням діаметра - діамагнетизм переходить у парамагнетизм. На всіх цих кристалах виявлена нелінійність залежності МС від напруженості зовнішнього магнітного поля, що зростає зі збільшенням парамагнетизму зразків. Магнітна сприятливість двійникових кристалів діамагнітна, за своїм значенням близька до МС об'ємного кремнію і нелінійність залежності χ (Н) незначна. Виміряні значення МС ниткоподібних кристалів кременю пояснюються особливостями їхньої кристалічної структури і хімічним складом. In the present work magnetic susceptibili (MS, χ) of Si whiskers with various diameters and morphology are studied. For interpretation of the dependence of the whisker MS on magnetic-field intensity (0.3 - 4 kE) all the samples were divided on four groups. First group consists of submicron whiskers (d=0,1-0,9 µm), the second one contains twinned crystals with 1-2 µm in diameter, the third group consist of needle-like crystals with diameters 5-1500 µm, the forth one - isometric crystals. At increase of the whisker diameter paramagnetism of the whiskers of first group is shown to transit in diamagnetism, while in the whiskers of third group diamagnetism passes in paramagnetism again. In all these crystals the nonlinearity of dependence of a magnetic susceptibility on an external magnetic-field intensity is revealed. Magnetic susceptibility of twinned whiskers is close to MS of bulk silicon, nonlinearity of dependences χ (H) is small. The measured values of MS of Si whiskers are explained by peculiarities of their crystal structure as well as chemical composition.