Propiedades cristalográficas, ópticas y magnéticas del sistema de aleaciones Zn1-zMnzGa2Se4

Abstract

En este trabajo se presenta, en primer lugar, un resumen de las propiedades de los sistemas magnéticos diluidos basados en los compuestos binarios II-VI en los cuales se substituye Mn2+. Se muestra también un resumen de los parámetros cristalográficos de los compuestos semiconductores de la familia de los II-III2-VI4 y sus aleaciones magnéticas, con Mn, del tipo II1-zMnzIII2IV4 donde 0 < z < 1. En especial, se presentará un resumen de la caracterización cristalográfica, óptica y magnética del sistema Zn1-z MnzGa2Se4. Estudios previos de rayos X (R-X), junto con el análisis térmico diferencial (ATD), mostraron que esta familia cristaliza en la estructura tetragonal calcopirita, tipo defectuosa, grupo espacial I 4 y c/a<2. Medidas ópticas mostraron que estos materiales presentan brecha óptica de energía directa. La variación de la brecha de energía Eg con la composición z para estos materiales muestra un comportamiento no lineal. Se estudiaron las propiedades magnéticas del sistema Zn1-z MnzGa2Se4 a partir de medidas de susceptibilidad dc en función de la temperatura (γ vs. T) y de imantación en función del campo (M vs. B), con el método de campo magnético pulsado. En particular, las medidas de susceptibilidad a bajo campo mostraron que el comportamiento magnético del compuesto MnGa2Se4 es el típico de un material antiferromagnético (AF) Las medidas a alto campo mostraron que para temperaturas inferiores a la temperatura de transición antiferro-paramagnética, T < TN, el comportamiento del compuesto MnGa2Se4 es el típico de un AF uniaxial de baja anisotropía cuando el campo se aplica paralelamente al eje fácil de imantación. Se determinaron los campos críticos de transición y se propone la red magnética del compuesto. En el caso de las aleaciones Zn1-z MnzGa2Se4 no se encontró evidencia alguna de la presencia de la fase vidrio de espín en ninguno de los materiales estudiados. El diagrama de fases T(z) magnético está constituido por una única fase paramagnética (P) presente en las muestras con z<0,50, mientras que en aquellas con composiciones superiores está también presente la fase AF para T < TN. El estudio de los valores de las constantes de intercambio sugiere que estos pueden ser hasta dos órdenes de magnitud más pequeñas que las mostradas por los sistemas magnéticos diluidos del tipo III1-zMnzVI e indica un ordenamiento parcial de los iones Mn en los sitios catiónicos, en concordancia con lo concluido a partir de los análisis de R-X y ATO