Investigation of the Field and Temperature Dependences of the Resistance of Nanocarbons Modified by Nickel and Cobalt

(1)

і і б

і і

г г *бХІг г є бХ г г _, г г

Ш б г , 4, 01601 б

Э 17.12.2014рХ online 10.06.2015)

Х Х Х Х Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х - Х Х гХ Х в

Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х

бХ Х Х Х Х Х Х гХ Х Х в

Х Х Х Хже%Х гХ Х Х єХ Х Х Х Х в

Х Х Х гХ Х Х Х в

Х Х Х є Х Х Х Х бХ Х Х Х Х Х в

Х гХ Х Х Х Х Х Х Х

-Х Х Х Х бХ ’ Х Х Х є Х Х в

Х Х Х Х Х Х .

: Х Х Х бХ бХ .

PACS numbers: 61.48.De, 65.80. – g

*_{talen148@gmail.com}

1.

Х ХЭ ЮХ Х Х в

Х Х Х Х

-Х Х Х Х Х Х Х

Х Х[1-3]гХ Х Х

єХ Х Х Х гХ в

Х Х Х єХ Х

бХ Х єХ Х Х Х

Х Х Х Х Х в

бХ Х ’ Х Х Х Х Х Х в

гХ Х Х Х

Х Х Х Х єХ

Х Х Х гХ Х Х

єХ Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х Х в

Х г

Х – Х Х Х

Х Х Х Х Х Х Х

Х - Х г

2. ’Є І І І

Х Х Х Х Х Х Х Х

Х пХ Х бХ Х в

Х Х Х Х ЭшVщ

-ЮбХ Х бХ Х Х

-Х Х Х Х г

Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х Х Х в

Х Х Х - Х в

Х[4]. Х Х Х Х в

Х Х гХ Х Х Х Х

гХ Х Х Х Х Х Х Х

Х Х Хже г %.

Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х

Co(CH3COO)2 Х є Х ХЭнеХ г%ЮХ в

Х Х Х Хике Х Х

йнХ г Х Х Х в

- Эшэ3COO)2 Х Х Х - Х

Х Х Х Х ХT 350  Х в

ХжкХ Х[5, 6].

Х Х Х

Х Х Х Х в

Х[7]гХ Х Х Х Х

гХ Х Х Х Х в

пХ Х #Х жХ – + NiбХ Х #Х зХ –

+ NiбХ Х #Х иХ – а бХ Х #Х йХ –

+ г

3. Ч

І І

Х гжХ Х Х бХ

Х Х Х Х .

Х Х Х Х в

Х Х пХ Х Х в

Х йе Х Х Х Х Х же бХ

d002 3.35 бХLc 10 рХ пХ Х Х

Х Хже бХd002 3.36 бХLc 20 ХЭ ХLc–

Х Х Х Х Хc).

Х Х Х гжбХ Х Х бХ в

ХNiбХ Х ХNiбХ Х Х бХ Х Х

бХ Х бХ Х Х

Х Х Х Х

Х бХ Х Х бХ Х Х Х

г

Х гзХ Х Х

-Х бХ Х Х Х в

Х Х Х Х –

-Х Х бХ ХNiг

Х Х Х гзбХ є Х в

Х Х Х ХNiХ Х Х в

Х бХ бХ бХ Х Х Х Х в

(2)

20 30 40 50 60 70 80 0

100 200 300 400

(200) Ni (111) Ni

(004)

2

,

.

I

, і

.

NТ (10 . %) і NТ (10 .%) Ni

(002)

30 40 50 60 70

50 100 150 200

(101) Co (111) Co (002)

2

,

.

I

, і

.

____ і і

CoO Ш і ь Co ฀

30 40 50 60 70

0 60 120 180 240

(101) Co (002)

2, .

I

, і

.

і Co10( .%) CoO

Ш і ь Co .

฀ .

. 1– Х Х пХ Э ЮХ Х

ХжеХ г%ХNiбХЭ ЮХ Х ХжеХ г %

шoбХЭ ЮХ Х ХжеХ г % Co

Х Х Х Х Х Х

Хк гХ Х Х Х Х в

Х Х ХNiХ Х Хке г

бХ Х Х Х Х бХ

Х Х Х г

Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х

Х Х г

Х гиХ Х Хρ(T) Х Х

Х Х бХ Х г

Х

. 2 – Х Х Х Х NiпХ

ХЭ Ю Х ХЭ Ю

0 100 200 300

0,00001 0,00002 0,00003 0,004



,



Т

, К

1 2

. 3– Х Х(T) Х пХЭжЮХ

Х Х Х ХЭзЮХ Х в

Х

Х Х Х . ибХ Х(T) є гХ

Х Х Х Х Х бХ Х

Х Х Х NiХ є Х в

Х Хйбз г

Х4.2 K / 277 K Х Х #жХ єХ

жблжХ Х Х Х# 2 – 3,09. Х4.2 K / 277 K

єХ Х ХзХ Х Х Х#зХЭ Х Х

Х Х Х Х Х# 1).

Х Х Х є Х єв

Х Х Х Х Х Х

Х Х Х Х пХ Х в

Х Х є Х Х Х в

Х Х бХ Х в

Х Х – Х Х гХ в

Х Х Х Х єХ в

Х Х Х гХ Х в

є Х Х Х Х Х бХ

Х Х Х Х ХєХ є Х

гХ бХ Х Х бХ в

є Х Х Х Х в

бХ Х Х Х Х

Х гХ бХ Х Х в

Х Х Х Х Х

Х Х Х Х

Х Х Х Х Х

Х Х Х Х гХ бХ

Х Х Х Х Х(T) Х г

Х Х Х Х Х Х

Х Х Х г

(3)

Х Х Х Х Х

Х Х Х в

Х ’ Х Х бХ Х Х Х в

Х Х Х Х Х Х єХ в

Х Х Х Х Х в

бХ Х Х Х Х Х Х в

Х Х Х гХ Х Х

Х єХ Х Х Х

Х Х Х бХ Х Х Х бХ Х Х

Х Х Х Х Х Х

є Х Х гХ Х є Х в

Х Х Х (T) Х в

г

Х Х бХ Х Х Х

-Х -Х Х Х є Х в

Х Х Х Х бХ

бХ Х ’ Х Х Х Х Х в

- Х є Х Х гХ Х г 4

Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х Δ/0 ~ f(lnT)

Х Х Х г

2 3 4 5 6

-0,6 -0,3 0,0



 

ln

T

. 4 – Х Х Х Х Х Х

ХΔ/0 ~ f(lnT) Х Х ХNi

Х єХ Х гХйбХ є Х Х в

Δ/0 ~ f(lnT)бХ Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х

- Х є Х Х Х Х в

Х Х Х г

Х гкХ ХлХ Х Х Х в

ХΔ/ Х Х#жХ Х ХNiХ Х в

Х #зХ эTХ Х NiХ бХ Х Х пХ

IбХ Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х ХB

ЭеºЮХ  Х Х Х Х– Х в

ХЭоеºЮХ Х Х ХIPB Х в

Х ммХ Хиее г

Х гкХ бХ Х Х Х є в

Х Х Х Х є Х Х в

Х Х ХΔ /  Хз%бХ Х Х Х

Х Х Х є ХΔ/ єХ Хебй %.

Х Х Х NiХ є Х в

Х Х Х Х Х в

Х Х ’є Х Х Х ХЭ г 6).

Х гмХ Х нХ Х Х Δρ/ρ Х

T 293 Х Хмм Х Х Х ХIB Х

Х є Х IPB Х Х в

Х г

0,0 0,5 1,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

4

3

2



2 3 1 4

B

,T

1

. 5 – Х Х в

бХ Х NiХ пХ жХ БХ ЭеºбХ иее Юб зХ БХ ЭеºбХ

77 ЮбиХБХЭоеºбХиее ЮХ ХйХБХЭоеºбХмм Ю

0,0 0,5 1,0

-0,15 -0,10 -0,05 0,00 0,05 0,10

2 1

B

,T











. 6 – Х Х Х Х

ХNiпХжХБХ ХЭоеºбХиее ЮбХ2 БХЭеºбХиее Ю

0,0 0,5 1,0 1,5 -0,1

0,0 0,1 0,2

B,T











2 1

. 7 – Х Х Х Х

Х Х ХIBбХ ХжХ–T 293 бХ ХзХ–

T 77

Х Х Х Х Х Х

Х Х Х ХT 293 Х Х Х

Δ/ є Х Х єХ ’є Х Х Х

гХ Х Х Х в

є Х Х ХΔ/ (B).

Х гоХ Х Х Δ/ ЭчЮХ Х

IB Х Х Х шoХ Х

T 293 г

Х Х є Х Х Х в

є Х Х Х бХ Х Х

Х є ХB ХIбХ Х в

ХєХ Х Х Х єХзбик %.

Х Х Х Х в

Х Х ХT 77 Х Х Х Х Х

(4)

0,0 0,5 1,0 1,5 -0,1

0,0 0,1

0,2 ₁

2

B

,T











. 8 – Х Х Х в

Х#йХ ХIPBбХ ХжХ–T 293 бХ ХзХ–T 77

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

B

,T



0, T=300 K

90, T=300 K

. 9 – Х Х Х Х

Х ХшoХ ХIB ХIPB Х Х

T 293

0,0 0,5 1,0

0,0 0,6 1,2 1,8 2,4

2 1

B

,T











. 10 – Х Х Х Х

Х Х Х Х Х пХ

ХжХБI BбХ ХзХБХI PB

Х Х Х . жебХ Х Х Х в

Х Х Х Х ХєХ в

Х Х єХ збй%гХ Х Х ммХ Х єХ

Х Х Х Х Х Х є ХB

IбХ Х Х Х Х є ХB IгХ Х

Х Х Х єХ Х Х

Х єХебл%гХ Х Х Х єв

Х Х Х Х Х є Х

бХ Х Х Х Х в

Х ~ 2-2,5 %Х Х Х гХ бХ

Х Х Х Х Х

Х Х Х є бХ Х є Х

гХ Х Х Х Х єХ

Х Х Х в

Х Х Х Х Х п

2 2

p B n

 _



 _

, (1),

Хp, n,  БХ Х Х Х Х Х в

Х Х Х гХ Х в

Х Х Х Х Х Х

г

Х гжжХ Х Х Х Х

бХ Х Э ЮХ Х ХЭ Юг

0,0 0,5 1,0

-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

B2, T 2



0,0 0,5 1,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

B2, T 2 

. 11– Х Х ХB2Э ЮХ Х в

Х Х Х ХЭ ЮХ Х Х в

Х

Х є Х Х Х в

Х Х NiбХ Х Х Х в

Х Х Х Э гжжЮгХ бХ Х

Х Х Х Х єХ Х в

бХ Х Хp / n єХжбзбХ Х Х

ЭжЮХ Х Х Х ХбХ Х

єХ Х бХ Х Х

0,114 2д · Х Х ебжжо 2д · Х Х бХ в

Х гХ Х Х Х

Х Х Х є в

Х Х Х Х

[8-10].

бХ Х Х Х Х є Х

Х Х Х Х Х

(5)

Х Х гХ Х Х бХ Х ’ Х Х в

Х є є Х Х Х Х

’є Х Х Х Х Х Х Х

Х Х Х Х Х в

Х Х гХЩ бХ Х Х

Х Х Х Х Х Х

гХ бХ Х Х Х

Х Х Х Х Х Х

Х єХ Х Х г

Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х є Х

Х Х Х гХ Х єХ

Х . 10 Х жжбХ є Х Х Х

Х Х Х Х Х в

Х пХ Х Х бХ Х Х Х в

Х Х Х Х гХ Х в

Х бХ Х ХЭ глЮХ Х в

є Х Х Х Х Х Х

гХ Х Х Х Х Х Х

Х [11-13]бХ Х Х Х

Х Х Х Х є Х є Х

бХ Х бХ Х Х Х в

Х Х ’ Х Х Х Х

пХ Х Х Х Х в

Х гХ Х Х єХ

Х Х Х Х Х бХ Х Х

є Х Х Х Х бХ Х єХ

Х Х Х Х гХ є в

Х Х Х Х Х в

Х Х Х бХ бХ Х Х бХ Х Х в

Х Х Х Х гХ в

Х Х єХ Х Х Х Х

бХ Х Х Х Х Х в

єХ Х Х Х Х Х Х в

є Х_ + (_–_)cos2бХ Х

 Х БХ в

бХ Х Х Х Х Х в

Х Х Х є Х Х Х в

Х Х Х бХ БХ Х

Х Х Х Х Х в

гХ Х бХ Х Х Х в

Х Х Х Х Х в

є Х Х є Х Х в

Х Х Х бХ бХ Х в

бХ Х бХ Х Х Х

бХ Х Х бХ Х в

гХ Х Х є Х Х Х

Х Х Х Х бХ Х в

Х Х Х Х бХ Х

гХ Х бХ Х єХ Х Х

бХ Х Х Х Х Х

Х бХ Х в

Х Х єХ Х Х в

Х Х Х гХ Х бХ в

Х Х Х – Х Х Х

Х Х бХ бХ Х Х Х

Х Х бХ Х Х Х Х

Х Х Х Х Х Х Х єв

Х Х бХ Х Х Х в

Х гХ Х Х бХ в

Х Х Х Х Х в

Х бХ Х є Х Х Х Х

Х Х бХ Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х

.

4.

1. Х Х Х

Х Х Х же%Х гХ Х Х

єХ Х Х Х Х Х в

Х Х Х гХ в

Х Х Х Х в

Х Х є Х Х в

бХ Х Х Х Х Х Х в

пХ Х Х– Х Х Х в

Х Х Х бХ Х Х– в

Х Х Х Х є Х Х г

2. Х Х Х Х

Х Х Х Х в

Х Х Х бХ ’ Х Х в

Х є Х Х Х Х Х

Х Х Х гХ бХ Х

Х Х Х Х Х

єХ Х Х Х в

Х Х бХ Х Х Х Х Х Х

Х Х Х є Х єХ Х

Х Х Х Х Х

гХ Х Х Х в

Х Х є Х є Х Х в

пХ Х Х бХ Х єХ

Х Х бХ Х Х Х Х

Х Х бХ Х Х г

3. бХ Х Х бХ

Х єХ Х Х Х

Х Х Х Х Х

Х Х єХ - Х

Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х гХ Х

Х Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х Х Х в

Х бХ Х Х Х є Х Х в

Х Х Х Х Х Х Х гХ

Х єХ Х Х Х Х в

Х Х Х Х Х

гХ Х Х Х

Х Х Х Х Х Х

бХ Х Х ХХ Х є в

Х Х Х Х Х Х бХ Х Х

(6)

Investigation of the Field and Temperature Dependences of the Resistance of Nanocarbons Modified by Nickel and Cobalt

T.A. Len, I.V. Ovsienko, L.Yu. Matzui, V. Ya. Tkachuk

Taras Shevchenko National University of Kyiv, Volodymyrska Str., 64, 01601 Kyiv, Ukraine

The work is devoted to the study of the effect of modifying by magnetic metals of structurally different nanocarbon structures on their electrical and magnetotransport properties. The experimental temperature and field dependences of the resistivity in a wide temperature and magnetic field ranges are considered, and the analysis of their features and formation mechanisms is performed. Modification of nanocarbon by magnetic metals of the concentration of 10 wt. % almost does not influence the value and behavior of the temperature dependence of the resistivity of modified nanocarbon. The temperature dependence of the re-sistivity of modified nanocarbon is determined by the same mechanisms as for the initial (before modifica-tion) nanocarbon. We have revealed the difference in the effect of modifying by magnetic metals on the magnetotransport properties of different types of nanocarbon associated with the features of interaction of the magnetic metal particles with particles of nanographite and CNT.

Keywords: Modification multiwalled carbon nanotubes, Electrical resistance, Magnetoresistance.

б

гцг бХ г г бХ г г бХ г г

Ш б г 4, 01601 б

Х Х Х Х Х - Х Х гХ Х в

Х Х Х Х Х Х Х Х Х

Х Х Х бХ Х Х Х Х Х Х гХ в

Х Х Х Х Х Хже%Х гХ Х Х Х Х

Х Х Х Х Х Х Х гХ

Х Х Х Х Х Х

Х Х Х бХ Х Х Х Х Х Х гХ Х

Х Х Х Х Х Х Х Х Х в

Х Х бХ Х Х Х Х Х Х Х Х в

Х Х Х .

: Х Х Х бХ в

бХ .

1. . . , 48

№ 6, 945 (2003) (A.L. Ivanovskiy, Zhurnal neorganich-eskoy khimii48№ 6, 945 (2003)).

2. M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, P. Eklund, (Academic Press: 1996).

3. . ,

( .: : 2003) (P. Kharris,

Uglerod-nyye nanotrubki i rodstvennyye struktury (M.:

Tekhnosfera: 2003)).

4. E.S. Choi , J.S. Brooks, D.L. Eaton, H. Garmestani,

J. Appl. Phys. 94, 6034 (2003).

5. Sarbajit Banerjee, Stanislaus S. Wong. Nano Lett. 2 No 1, 49 (2002).

6. Q. Li, Q.Z. Xue, X.L. Gao, Q.B. Zheng, Polymer Lett. 3, No 12, 769 (2009).

7. L.Yu. Matzui, I.V. Ovsienko, T.A. Len, Yu.I. Prylutskyy, P. Scharff, Fullerenes, Nanotubes and Carbon

Nanostruc-tures 13, 259 (2005).

8. I. Ovsienko, T. Len, L. Matzui, Yu. Prylutskyy, P. Eklund, F. Normand, U. Ritter, P. Scharff,Physica E 37, 78 (2007).

9. . . , . . , . . ,

. . , .B. , . . ,

. . , . . , в

37 . 9-10, 1027 (2011) (T.A. Len', L.Yu. Matsuy, I.V. Ovsiyenko, Yu.I. Prilutskiy, I.B. Berkutov, V.V. Andriyevskiy, G.Ye. Grechnev, Yu.A. Kolesnichenko, Low Temp. Phys.37 No 9-10, 1027

(2011)).

10.I. Ovsiyenko, T. Len, L. Matzui, O. Golub, Yu. Prylutskyy, P. Eklund, Mater. Sci. Eng. C 26, 1180 (2006).

11. Іг г є бХ г я

г- г . 1, 267 (2014) (I.V. Ovsiyenko, Visnyk ky-yivsʹkoho universytetu. Seriya fiz.-mat. nauk. 1, 267 (2014)).

12.I.V. Ovsienko, L.Y. Matzui, I.V. Yatsenko, Mat.-wiss. u

Werkstofftech. 44, No 2-3, 161 (2013).

13. . . , . . , І. . є , ,

, 7 . 2, 383 (2009)

(L.Yu. Matsuy, T.A. Lenʹ, I.V. Ovsiyenko, Nanosystemy,