Спин-поляризованный расчет электронной структуры примесей переходных элементов в полупроводниках. Марганец и железо в арсениде галлия

А. Э. Васильев, Н. П. Ильин, В. Ф. Мастеров


Аннотация: Сформулирован самосогласованный метод расчета электронной структуры примесных центров переходных элементов в полупроводниках. Получены общие соотношения для полной электронной энергии основного состояния и для энергии переходов, связанных с изменением чисел заполнения одноэлектронных состояний в кристалле. Показано, что основное состояние примесного центра марганца соответствует эффективной конфигурации $d^{5}$ с резонансным уровнем для спина «вверх» глубоко в валентной зоне и с делокализованным дырочным уровнем со спином «вниз» вблизи края валентной зоны. Для примесного центра железа получены энергии перехода из валентной зоны на резонансный уровень спина «вниз» и энергия внутрицентрового перехода ${{}^{5}E\to{}^{5}T_{2}}$. Результаты указывают на качественное, а в ряде случаев и на количественное согласие с экспериментом.