Полупроводники

Температурная стабильность ферромагнетизма нового типа в бесщелевом разбавленном магнитном полупроводнике Hg$_{1-x}$Fe$_x$Se ($x$ = 0.009 at.%) с экстремально низкой концентрацией примесей железа

Т. Е. Говоркова, А. А. Ваулин, М. Р. Попов, В. И. Окулов

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия

Аннотация: Исследован ферромагнетизм нового типа в бесщелевом разбавленном магнитном полупроводнике (DMS) Hg$_{1-x}$Fe$_x$Se с экстремально низкой концентрацией примесного железа ($x$ = 0.009 at.%), который ранее был предсказан теоретически. Измерения намагниченности проведены при двух температурах ($T_1$ = 5 K, $T_2$ = 300 K) в магнитных полях $H$ = $\pm$ 50 kOe. Для примесных вкладов при обеих температурах получены кривые намагничивания $M_H(H)$ с параметрами, которые характерны для ферромагнетиков. Определено, что исследуемый образец с минимальной концентрацией железа $N_\mathrm{Fe}$ = 1.8$\cdot$10$^{18}$ cm$^{-3}$ ($x$ = 0.009 at.%), в дополнение к серии ранее исследованных нами монокристаллов Hg$_{1-x}$Fe$_x$Se ($x$ = 0.012–0.13 at.%), входит в интервал гибридизации, в котором наблюдается магнетизм особого типа (без межпримесного взаимодействия). Установлено, что новый механизм магнитного упорядочения в широком интервале температур (5–300 K) обусловлен эффектами гибридизации и обменным взаимодействием донорных электронов проводимости, более эффективным, чем косвенное обменное взаимодействие в обычных DMS (типа GaAs:Mn).

Ключевые слова: спонтанный спиновый магнетизм, разбавленные магнитные полупроводники (DMS), $d$-примеси низкой концентрации, спиновая поляризация электронов проводимости, спинтроника.

Поступила в редакцию: 22.07.2024
Исправленный вариант: 05.11.2024
Принята в печать: 05.11.2024

DOI: 10.61011/FTT.2024.12.59602.202

Реферативные базы данных:

•