III-V族希薄磁性半導体の電子状態と磁性

III-V族稀磁半导体的电子态和磁性

基本信息

批准号：
09244213
负责人：
赤井久純
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

(In_<1-x-y-z>Mn↑_xMn↓_yX_z)As不規則合金の電子状態をKKR-CPA法および密度汎関数法の局所近似にもとづいて第一原理的に計算した.ここでMn↑Mn↓はそれぞれ磁化にたいして平行および反平行な局所磁気モーメントを持ったマンガン原子,XはAsまたはSnで第一副格子に入った不純物原子である.Mnはこの系ではアクセプタとなりp型伝導を示すがドナー不純物によって補償される.ドナー不純物の濃度zを変えることによってキャリア濃度を計算上調製することができる.キャリア濃度の高い,すなわちzが小さいところではMn濃度の低いところから,系は強磁性を示す.キャリア濃度の低いところで不規則局所モーメントが生じスピングラス的になる可能性を調べるために,上向きモーメント,下向きモーメントを持つMn原子が不規則に合金を作る場合の計算も行い以下の結論を得た.・キャリア濃度の高いところでは強磁性が安定である.強磁性状態では多数スピンバンドのみがフェルミ面を作り,したがってハーフメタルである.・強磁性が生じるメカニズムは二重交換相互作用,あるいは強い原子内交換相互作用によって強められた長岡の強磁性機構といえる.RKKY相互作用とは離れたものである.・キャリア濃度の減少とともに,いったん強磁性はより安定化されるがキャリア濃度がゼロに近づくわずか手前で突然,強磁性が不安定化され,不規則局所モーメント状態(遍歴電子スピングラス)が安定化する.・不規則局所モーメント状態が安定化する理由は強磁性をささえるキャリアがなくなるとともに,超交換相互作用のみがMn間の磁気的相互作用として残るためである.・これらのことは,実験的に得られている,(In,Mn)Asのキャリア誘起強磁性の現象とよく符合している.

(In_<1-x-y-z>Mn↑_xMn↓_yX_z)As无序合金的电子态是基于KKR-CPA方法和密度泛函方法的局部近似从头计算的。这里，Mn↑Mn↓各自是磁性的。具有与磁场平行和反平行的局部磁矩的锰原子可以通过改变施主杂质的浓度z来通过计算来调整载流子浓度。在载流子浓度高的地方，即z小的地方，由于Mn浓度低，所以系统表现出铁磁性。在低载流子浓度下会出现不规则的局部力矩并成为自旋玻璃状，我们还对具有向上和向下力矩的Mn原子形成无序合金的情况进行了计算，如下所示。我们得出以下结论： - 在铁磁态中，载流子浓度较高时，铁磁性是稳定的，只有大部分自旋带形成费米面，因此是半金属。 - 铁磁性发生的机制是双重的。可以说，这就是长冈铁磁机制，通过强原子内交换相互作用或强原子内交换相互作用来强化。就在浓度接近零之前，铁磁性突然变得不稳定，不规则局域矩状态（巡回电子自旋玻璃）稳定下来。・不规则局域矩状态变得稳定的原因是它支持铁磁性这是因为随着载流子消失，仅存在超交换相互作用作为Mn之间的磁相互作用。・这些事实是基于实验获得的(In,Mn)As的载流子诱导铁磁性，这与该现象非常吻合。