Структура, намагниченность и низкотемпературный импедансный отклик поликристаллов InSe, интеркалированных никелем

Abstract

Разработана твердофазная механохимическая технология получения поликристаллов InSе, интеркалированных Ni до 1,25 ат. %. Рентгеноструктурный и рентгенофазный анализы полученных образцов NixInSe подтвердили их гомогенность и показали немонотонную зависимость изменения параметра решетки InSe вдоль оси, перпендикулярной плоскости слоев, от концентрации внедренного Ni. Анализ низкотемпературного (77 К) импедансного отклика в частотном интервале 10⁻³–10⁶ Гц обнаружил хорошую корреляцию характера изменений расстояния между слоями и зонной проводимости с ростом концентрации гостевого никеля и их несовпадение с Ni-концентрационной зависимостью удельной намагниченности, которая, в частности, претерпевает аномальное увеличение при х ~ 1. Причина такого поведения объяснена в рамках построенной теоретической модели, которая одновременно вскрыла механизм увеличения вклада в проводимость концентрации свободных электронов — гибридизацию электронных орбиталей гостевого никеля и слоев матрицы.

Розроблено твердофазну механохімічну технологію отримання поликристалів InSе, интеркальованих Ni до 1,25 ат.%. Рентгеноструктурний і рентгенофазний аналізи отриманих зразків NixInSe підтвердили їх гомогенність і показали немонотонну залежність зміни параметра ґратки InSe уздовж осі, перпен- дикулярної до площини шарів, від концентрації впровадженого Ni. Аналіз низькотемпературного (77 К) відгуку імпедансу в частотному інтервалі 10⁻³–10⁶ Гц виявив хорошу кореляцію характеру змін відстані між шарами і зонної провідності з ростом концентрації гостьового нікелю та їх неспівпадання з Ni-концентраційною залежністю питомої намагніченості, яка, зокрема, зазнає аномальне збільшення при х ~ 1. Причину такої поведінки пояснено в рамках побудованої теоретичної моделі, яка одночасно розкрила механізм збільшення вкладу в провідність концентрації вільних електронів — гібридизацію електронних орбіталей гостьового нікелю і шарів матриці

A solid-phase mechanochemical technology of producing of InSе polycrystals intercalated by Ni up to 1.25 at. % has been elaborated. The x-ray and phase analysis of the NixInSe samples produced confirms their homogeneity and demonstrates a nonmonotonic Ni-content dependence of lattice constant along the axis normal to the layers. The analysis of the low-temperature (77 K) impedance response in the frequency region 10⁻³–10⁶ Hz shows a good correlation between the charges in layer distance and band conductivity with increasing Ni concentration. However the Ni concentration dependence of specific magnetization does not coincide with them because it demonstrates an irregular increase at х ~ 1. The reason of such behavior is explained by the proposed theoretical model, which at the same moment showed the mechanism of increasing the role of free carriers concentration to conductivity by the hybridization of electron orbitals of guest nickel and lattice.