Numéro
J. Phys. I France
Volume 3, Numéro 11, November 1993
Page(s) 2285 - 2297
DOI https://doi.org/10.1051/jp1:1993245
DOI: 10.1051/jp1:1993245
J. Phys. I France 3 (1993) 2285-2297

Inhomogeneous magnesium hydride synthesized by low temperature ion implantation: weak localization effect

P. Nédellec1, L. Dumoulin1, J.P. Burger2, H. Bernas1, H. Köstler3 and A. Traverse1

1  Centre de Spectrométrie Nucléaire et Spectrométrie de Masse CNRS-IN$_{\rm 2}$P$_{\rm 3}$, 91405 Campus Orsay, France
2  ESPCI Laboratoire de Physique des Solides, 10 rue Vauquelin, 75005 Paris, France
3  Universit$\ddot{\rm a}$t Ulm, Sektion Kernresonanzspektroscopie, D-7900 Ulm-Donau, Germany


(Received 11 June 1993, accepted in final form 21 July 1993)

Abstract
Metastable MgH x hydride was prepared by H ion implantation into Mg films at 5 K. The resistivity and magnetoresistance temperature dependence reveal weak localization effects due to atomic disorder. At low hydrogen concentrations, $x \le 0.3$, the conductivity varies as $\sigma \sim \log(T)$, typical of two-dimensional weak localization behaviour. The resistivity is also very sensitive to the sample inhomogeneity, due to H diffusion, which can be modelled by introducing a temperature-dependent geometrical percolating factor G. At higher H concentrations, $0.7 \le x \le 3$, after annealing at 20 K, 50 K and 110 K, the samples also exhibit weak localization but with three-dimensional behaviour i.e. a $\sigma \sim \sqrt{T}$. Our analysis is consistent with the existence of an inhomogeneous system formed by a mixture of two phases with contrasted conduction properties, one of which is a well-behaved metal, while the other displays the localization properties. The results lead us to identify the former phase to a non percolating superconducting phase at low temperature.

Résumé
Des films d'hydrure MgH x sont préparés, hors de l'équilibre thermodynamique, par implantation d'ions H dans des films de Mg maintenus à 5 K. La mesure de la résistance et de la magnétorésistance en fonction de la température met en évidence des effets importants de localisation électronique due au désordre atomique. Pour les faibles concentrations d'hydrogène, $x \le 0,3$, la conductivité varie comme $\sigma \sim \log(T)$, variation caractéristique d'un comportement dominé par les effets de localisation électronique faible à 2 dimensions. La résistivité est très sensible aux effets d'inhomogénéité, liés à la diffusion de H. Nous avons modélisé ces effets en introduisant un coefficient géométrique variant avec la température. Pour les concentrations plus élevées ( $0, 7 \le x \le 3$), après un recuit à 20 K, 50 K et 110 K, les films montrent également des effets de localisation mais la conductivité varie maintenant comme $\sigma \sim \sqrt{T}$, caractéristique d'un comportement tridimensionnel. L'analyse des résultats est compatible avec l'hypothèse d'un système inhomogène formé du mélange de deux phases avec des propriétés électriques contrastées : un "mauvais métal" et un "bon métal" qui, à basse température, pourrait présenter un état supraconducteur non percolant.



© Les Editions de Physique 1993

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