Electron paramagnetic resonance in the CoIn_2–2xCr_2xS₄ semiconductor system

P. Silva*, C. Zamora L.* and V. Sagredo**

* Centro de Física, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC), Carretera Panamericana Km. 11, Aparatado 21827, Caracas 1020–A, Venezuela

** Departamento de Física, Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela

Recibido el 24 de noviembre de 2003 ]]> Aceptado el 17 de agosto de 2004

Abstract

We report electron paramagnetic resonance (EPR) measurements in the diluted magnetic semiconductor (DMS) CoIn_2–2xCr_2xS₄, 0.05 < x < 1. The resonance field (Hr) is obtained from the spectra, and we have found oscillations around 410 mT. When temperature decreases H_R decreases also, this behavior is in agreement with a paramagnetism–ferromagnetism phase transition. In the sample x = 0.05, Hr increases from 400 mT until very high values while temperature is decreasing. The linewidth Δ Hpp, for all the samples increases as the temperature decreases. Near liquid nitrogen temperatures, the EPR spectra is not observed. The behavior observed below the transition temperature is explained in terms of the exchange interaction between chromium ions. The ferrimagnetic behaviour is the responsible for the poor EPR signal at low temperatures.

Keywords: Electron paramagnetic resonance; diluted magnetic semiconductors; ferrimagnetism.

Resumen

Se reportan medidas de resonancia paramagnética electrónica (RPE) en el "sistema semiconductor" magnéticamente "diluido (SMD)" CoIn_2–2xCr_2xS₄, 0.05 < x < 1. Se encuentra que el campo de resonancia (Hr) oscila alrededor de 410 mT, luego decrece a medida que se baja la temperatura; comportamiento que está de acuerdo con una transición de fase del tipo paramagnetismo–ferromagnetismo. En la muestra x = 0.05, H_R aumenta desde un valor de 400 mT hasta valores muy elevados, al bajar la temperatura. El ancho de línea Δ Hpp, para todas las muestras, aumenta al disminuir la temperatura. Para temperaturas cercanas a la del nitrógeno líquido no se observa señal de RPE. El comportamiento observado por debajo de la temperatura de transición es explicado en términos de la interacción de intercambio entre iones de cromo. El comportamiento ferrimagnético del sistema es el responsable de que la señal sea muy débil a bajas temperaturas.

Descriptores: Resonancia paramagnética electrónica; semiconductores magnéticamente diluidos; ferrimagnetismo.

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References

1. E. Agostinelli, D. Fiorani, L. Gastaldi, J.L. Soubeyroux, and S. Viticoli, Mat. Res. Soc. 7th ICTMC, 509–514. (1987).        [ Links ]

2. A. Abdurragimov, M. Alyanov, N. Guseinov, and A. Guseinov, Phys. Stat. Sol. (A) 113 K207.        [ Links ]

3. V. Sagredo, J. Mantilla, E. Moreno, and R. Zysler, J. Mag. Mag. Mat. 196–197 (1999) 423.        [ Links ]

4. J. Mantilla, Estudio de las propiedades magnéticas del sistema CoIn_2–2xCr_2xS₄. MSc Thesis. Universidad de los Andes. (1999).        [ Links ]

5. V. Sagredo, L. Betancourt, and H. Romero, Jpn. J. Appl. Phys. (suppl) 32 (1993) 380.        [ Links ]

6. P. Silva, L. de Chalbaud, E. Ter Haar, and V. Sagredo, To be published in Journal of Magnetism and Magnetics Materials.        [ Links ]

7. P. Silva, Estudio de las propiedades magnéticas en semiconductores usando métodos de absorción de microondas. PhD thesis, Universidad Central de Venezuela. (2001).        [ Links ] ]]> 1 1987 509-514 2 113 113 K207 3 1999 196-197 196-197 423 4 5 1993 32 32 380 6 7