Structure, magnetization, and low-temperature impedance response of polycrystalline InSe intercalated with nickel

Abstract

A solid-phase mechanochemical technology of production of polycrystalline InSе intercalated with Ni up to 1.25 at. % has been developed. The x-ray and phase analyses of the produced NixInSe samples confirm their homogeneity and demonstrate a nonmonotonic Ni-content dependence of the lattice constant along the axis normal to the layers. Analysis of the low-temperature (77 K) impedance response within the frequency region 10–3–106 Hz shows a good correlation between the change in interlayer distance and in the band conductivity observed with increasing Ni concentration. However, the Ni concentration dependence of specific magnetization demonstrates an irregular increase at x ∼ 1 and does not coincide with the former. Such behavior is explained by the proposed theoretical model, which at the same time unveiled the mechanism behind the increasing contribution of free carrier concentration to conductivity – hybridization of electron orbitals of guest nickel and the lattice layers.

Influence of the metallic impurities in a3b6 type layered semiconductors on their electrical, magnetic and structural properties

“…The appearance of even a small concentration of magnetic impurities in the InSe crystal may significantly affect the electrical, magnetic and optical properties of the crystal. Lattice, in its turn, will affect the magnetic moment of the intercalant leading to anomalous kinetic and magnetic properties of such structures [15].…”

Optical Studies of Intercalated Layer Crystals as Materials of Functional Electronics

“…Введення в шаруватий напівпровід-ник найрізноманітніших за своєю природою елементів від іонів літію до полімерів та олі-гомерів дозволяє формувати нанорозмірні структури, що супроводжується рядом неор-динарних властивостей: появою індуктивного відгуку, немонотонною залежністю постійної гратки вздовж осі анізотропії [6,7]. Зокрема, дослідження структурних, термодинамічних, кінетичних та магнітних властивостей мета-лічних кластерів 3d-групи заліза, виявлять основні механізми утворення магнітних клас-терів, умови їх коагуляції у міжщилинному проміжку InSe, та можливе практичне засто-сування отриманих інтеркалатів як матеріалів спінтроніки.…”

“…Зокрема, дослідження структурних, термодинамічних, кінетичних та магнітних властивостей мета-лічних кластерів 3d-групи заліза, виявлять основні механізми утворення магнітних клас-терів, умови їх коагуляції у міжщилинному проміжку InSe, та можливе практичне засто-сування отриманих інтеркалатів як матеріалів спінтроніки. [6][7][8].…”

Low-temperature vibration characteristics in InSe single crystals intercalated by Ni

“…Therefore, InSe has also attracted significant interest as a host for intercalation because of its capacity, like other layered compounds, to insert different foreign atoms into its van der Waals gap. The unusual optical, transport and magnetic properties have been discovered in layered materials [1,2], which is the result of presence of the strong anisotropy of chemical bond, 2D conductivity and indirect exchange interaction between magnetic ions via two-dimensional electronic gas.…”

“…Among wide range of strong anisotropy single crystals, layered single crystals are very important, both from the point of view of fundamental studies [1,2] and technical application [3]. Semiconductor layered crystals belong to them [4].…”