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：
10138210
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 (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

(In_<l-x-y-z>Mn↑_xMn↓_yX_z)As,(Ga_<l-x-y-z>Mn↑_xMn↓_yX_z)As混晶,および(In_<l-x-y>Mn↑_xMn↓_y)As/(Al_<l-z>Be_z)Sb,超格子の電子状態を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↑と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III族位置に入ったV族不純物原子である.(In,Mn)Asや(Ga,Mn)AsではMn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.(In,Mn)As/(AI,Be)SbではBeはアクセプタ不純物となる.いずれも不純物濃度zを変えることによってキャリア濃度を調整することができる.キャリア濃度の高いところかで系は強磁性を示す.キャリア濃度の低いところでスピングラスの生じ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め計算も行い以下の結論を得た.● (In,Mn)As,(Ga,Mn)Asではzの小さいところでキャリア濃度は高く,強磁性が安定である.zの増加とともにキャリア濃度は減少し,dホールが消失するあたりで,スピンダラス相がより安定になる.●(In,Mn)As/(AI,Be)Sbではz=0ですでにInAs層のキャリア濃度は低くスピングラスが安定である.zの増加とともに,キャリア注入がInAs層に起こり,強磁性が安定化される.このような安定化はすでにz=0.02程度の低濃度で起こる.●強磁性が生じるメカニズムは二重交換相互作用の一形態であるといえる.d状態の多重散乱から起こるものであり,RKKY相互作用とは定性的に違った振る舞いを与える.●キャリア濃度の低いところでスピングラス相が安定化する理由は二重交換相互作用が禁止される結果,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,(Ga,Mn)Asおよび(In,Mn)As/AlSbヘテロ界面のキャリア誘起強磁性の現象とよく符合している.

(In_<l-x-y-z>Mn↑_xMn↓_yX_z)As,(Ga_<l-x-y-z>Mn↑_xMn↓_yX_z)As混晶和(In_<l-x-y>Mn↑_xMn↓_y)As/(Al_<l-z>Be_z)Sb、超晶格的电子态为KKR - 基于 CPA 方法和密度泛函方法的局部近似从头开始计算这里，Mn↑ 和 Mn↓ 分别是局部磁矩与磁化强度平行和反平行的锰原子，X 是 As 或是 a。 Sn中III族位置上的V族杂质原子。在 In,Mn)As 和 (Ga,Mn)As 中，Mn 成为受主并表现出 p 型传导，但这由施主杂质补偿。在 (In,Mn)As/(Al,Be)Sb 中，Be 变为在这两种情况下，通过改变杂质浓度z来调节载流子浓度。该系统在高载流子浓度下表现出铁磁性。为了研究在低载流子浓度下形成自旋玻璃的可能性，我们还对具有向上和向下力矩的Mn原子进行了随机合金化，并得出以下结论。 ●在(In,Mn)As和(Ga,Mn)As中，载流子浓度高，在小z时铁磁性稳定。载流子浓度随着z的增加而降低，当d空穴消失时，自旋达拉斯相变得更加稳定。●(In,Mn)As/(AI,Be ) 在 Sb 中，InAs 层中的载流子浓度在 z=0 时已经很低，并且自旋玻璃是稳定的。随着 z 的增加，载流子注入发生在 InAs 层中，并且铁磁性稳定。这种稳定已经发生在较低的值浓度约为z=0.02。●产生铁磁性的机制这可以说是双交换相互作用的一种形式。它是由 d 态的多重散射引起的，其行为与 RKKY 相互作用有质的不同。●在低载流子浓度下，自旋玻璃相的原因稳定是禁止双重交换相互作用，这是因为Mn之间的磁相互作用仅保留了超交换相互作用。 ●这些东西已经通过实验获得，这与载流子感应现象非常吻合。 Mn)As/AlSb 异质界面处的铁磁性。