Вышедшие номера
Отрицательное магнетосопротивление в сильных магнитных полях в углеродной наноструктуре, полученной методом PECVD
Министерство образования Республики Беларусь, Государственная программа научных исследований Республики Беларусь «Фотоника и электроника для инноваций» на 2021–2025 годы, подпрограмма «Микро- и наноэлектроника», 20212560
Харченко А.А. 1, Федотов А.К. 1, Федотова Ю.А. 1
1Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, Минск, Республика Беларусь
Email: XaaTM@mail.ru, akf1942@gmail.com, julia@hep.by
Поступила в редакцию: 31 декабря 2024 г.
В окончательной редакции: 19 июля 2025 г.
Принята к печати: 23 сентября 2025 г.
Выставление онлайн: 21 октября 2025 г.

Исследован отрицательный магнеторезистивный эффект (ОМР), наблюдаемый в квазидвухмерных графитовых слоях, на поверхности которых были сформированы островки-зародыши вертикального графена (VGN) с высокой плотностью парамагнитных дефектов (ПМЦ) с нескомпенсированными спинами. Предложена гипотеза возможной причины наблюдения ОМР, который формально описывается теорией квантовых поправок к проводимости Друде при ориентации магнитного поля перпендикулярно плоскости слоя. Модель основана на предположении, что магнитный поток Phi распределен неоднородно вдоль плоскости C-слоя из-за того, что островки фазы VGN содержат высокую плотность ПМЦ с нескомпенсированными спинами. В окрестности скоплений ПМЦ индуцируются ферромагнитные области вследствие параллельного выстраивания спинов на ПМЦ за счет обменного взаимодействия. Предполагается, что описанное перераспределение магнитного потока Phi должно приводить к его концентрации в областях расположения островков-зародышей VGN-фазы и его сильное ослабление (разреженность) между островками. Это и объясняет наблюдение ОМР эффекта, описываемого теорией квантовых поправок, при высоких значениях даваемого сверхпроводящим соленоидом внешнего магнитного поля B (до 8 T), хотя в действительности большая часть проводящего C-слоя фактически находится в сильно ослабленном поле. Ключевые слова: квантовые поправки к проводимости, слабая локализация, отрицательный магнеторезистивный эффект, вертикальный графен, углеродная наноструктура, магнетизм в углеродных структурах.
  1. X. Zhang, Q. Xue, D. Zhu. Physics Letters A 320, 471 (2004)
  2. Y. Hishiyama, H. Irumano, Y. Kaburagi, Y. Soneda. Phys. Rev. B 63, 245406 (2001)
  3. Y. Kaburagi, Y. Hishiyama. Carbon 36, 1671 (1998)
  4. E. McCann, K. Kechedzhi, V.I. Fal'ko, H. Suzuura, T. Ando, B. Altshuler. Phys. Rev. Lett. 97, 146805 (2006)
  5. O. Mermer, G. Veeraraghavan, T. Francis, Y. Sheng, D. Nguyen, M. Wohlgenannt, A. Kohler, M.K. Al-Suti, M.S. Khan. Phys. Rev. B 72, 205202 (2005)
  6. A.S. Alexandrov, V.A. Dediu, V.V. Kabanov. Phys. Rev. Lett. 108, 186601 (2012)
  7. E. Andrade, F. Lopez-Uri as, G.G. Naumis. Phys. Rev. B 107, 235143 (2023)
  8. C. Zhao, Q. Huang, L. Valenta, K. Eimre, L. Yang, A.V. Yakutovich, W. Xu, J. Ma, X. Feng, M. Jur cek, R. Fasel, P. Ruffieux, C.A. Pignedoli. Phys. Rev. Lett. 132, 046201 (2024)
  9. R. Sakano, T. Hata, K. Motoyama, Y. Teratani, K. Tsutsumi, A. Oguri, T. Arakawa, M. Ferrier, R. Deblock, M. Eto,  Kensuke Kobayashi. Phys. Rev. B 108, 205147 (2023)
  10. А.И. Романенко, О.Б. Аникеева, А.В. Окотруб, Л.Г. Булушева, В.Л. Кузнецов, Ю.В. Бутенко, А.Л. Чувилин, C. Dong, Y. Ni. ФТТ 44, 3, 468 (2002)
  11. R. Ur Rehman Sagar, X. Zhang, J. Wang, C. Xiong. J. Appl. Phys. 115, 123708 (2014)
  12. K. Kusakabe, M. Maruyama. Phys. Rev. B 67, 092406 (2003)
  13. P. Esquinazi, Handbook of magnetism and advanced magnetic materials, vol. 4 (2007)
  14. J. v Cervenka, C. Flipse. Phys. Rev. B 79, 195429 (2009)
  15. S. Ghosh, K. Ganesan, S. R. Polaki, T. Ravindran, N.G. Krishna, M. Kamruddin, A. Tyagi. J. Raman Spectrosc. 45, 642 (2014)
  16. S.K. Behura, I. Mukhopadhyay, A. Hirose, Q. Yang, O. Jani. Phys. Status Solidi A 210, 1817 (2013)
  17. J. Zhao, M. Shaygan, J. Eckert, M. Meyyappan, M.H. Rummeli. Nano Lett. 14, 3064 (2014)
  18. E. Rajackaite, D. Peckus, R. Gudaitis, M. Andruleviv cius, T. Tamuleviv cius, D. Volyniuk, v S. Mev skinis, S. Tamuleviv cius. Surface and Coatings Technology 395, 125887 (2020)
  19. E. Rajackaite, D. Peckus, R. Gudaitis, T. Tamuleviv cius, S. Mev skinis, S. Tamuleviv cius. Surfaces and Interfaces 27, 101529 (2021)
  20. А.А. Максименко, Е. Раяцкайте, Ш. Мешкинис, Т. Тамулевичюс, С. Тамулевичюс, А.А. Харченко, А.К. Федотов, Ю.А. Федотова. Журнал БГУ. Физика 3, 89 (2020)
  21. L. Zhang, Z. Sun, J.L. Qi, J. Shi, T. Hao, J. Feng. Carbon 103, 339 (2016)
  22. S. Ghosh, K. Ganesan, S. Polaki, T. Mathews, S. Dhara, M. Kamruddin, A. Tyagi. Appl. Surf. Sci. 349, 576 (2015)
  23. Ю.А. Федотова, А.А.Харченко, А.К. Федотов, М.В. Чичков, В.Д. Малинкович, А.О. Конаков, С.А. Воробьева, Ю.В. Касюк, В.Э. Гуменник, M. Kula, M. Mitura-Nowak, А.А. Максименко, J. Przewoznik, Cz. Kapusta. ФТТ 62, 2, 368 (2020)
  24. A. Fedotov, V. Shepelevich, I. Svito, V. Sivakov. Phys. Rev. B 97, 075204 (2018)
  25. Т.А. Полянская, Ю.В. Шмарцев. ФТП 23, 1, 3 (1989)
  26. V. Pudalov. Proceedings of the International School of Physics "Enrico Fermi" 157, 335 (2004)