Свободный магнитный полярон в полупроводниках с вырожденной зоной

Ю. Ф. Берковская, Б. Л. Гельмонт, Э. И. Цидильковский


Аннотация: Рассмотрена задача о магнитном поляроне, возникающем благодаря обменному взаимодействию магнитных ионов со свободной дыркой, энергетический спектр которой имеет точку четырехкратного вырождения в центре зоны Бриллюэна. В рамках приближения среднего поля определена область температур, в которой может существовать свободный полярон. Наиболее ярко эффекты, связанные с вырождением зон, проявляются в пределе малого отношения масс легкой и тяжелой дырок. Направление эффективного обменного поля, действующего на магнитные ионы, меняется от точки к точке в отличие от простой зоны с $s$-симметрией, в которой эффективное поле направлено вдоль спина электрона. Температура перехода в поляронное состояние в зоне с точкой вырождения ниже, чем в простой зоне. В то же время размер и полный магнитный момент полярона в обоих случаях оказываются близкими по величине.