Metal site doping in the narrow-gap semiconductor FeGa₃

Abstract

The effects and feasibility of metal site doping of the tetragonal diamagnetic insulator FeGa₃ by Fe/Co, Fe/Mn and Co/Ni substitution were investigated by X-ray, electron probe microanalysis, electrical resistivity, specific heat and magnetic susceptibility measurements. Substitution of Fe by Co in FeGa₃ does not change its structure type and preserves the structure of the binary parent compound (FeGa₃), whereas the solubility of Mn in the FeGa₃ structure type is limited to 3 at.% and a finite solubility of Ni in CoGa₃ is not detected.

Методами рентгенівського, мікрорентгеноспектрального аналізу, дослідження електроопору, питомої теплоємності і магнетної сприйнятливості вивчено можливість та вплив легування Fe/Co, Fe/Mn і Co/Ni у положеннях атомів металу в тетрагональній структурі діамагнетного ізолятора FeGa₃. Заміщення атомів Fe на Co у сполуці FeGa₃ не змінює її кристалічну структуру. Розчинність Mn у FeGa₃ не перевищує 3 at.%, а розчинність Ni у CoGa₃ не виявлено.

Методами рентгеновского, микрорентгеноспектрального анализа, исследования электросопротивления, удельной теплоемкости и магнитной восприимчивости исследована возможность и влияние легирования Fe/Co, Fe/Mn и Co/Ni в положениях атомов металла в тетрагональной структуре диамагнитного изолятора FeGa₃. Замещение атомов Fe на Co в соединении FeGa₃ не изменяет ее кристаллическую структуру. Растворимость Mn в FeGa₃ не превышает 3 at.%, а растворимость Ni в CoGa₃ не выявлено.