Обменное рассеяние дырок на магнитных ионах в гексагональных полупроводниках

Ю. Г. Семенов, И. Б. Халфин


Аннотация: Развита теория обменного рассеяния (ОР) дырок на магнитных ионах в гексагональных полупроводниках типа CdS, потолок валентной зоны которых характеризуется симметрией $\Gamma_{9}$. Показано, что процессы ОР как с переворотом «спина» дырки, так и с переворотом локализованного спинового момента (ЛСМ) магнитного иона обусловлены неколлинеарностью их осей квантования, а в специальном случае, когда внешнее магнитное поле H направлено вдоль оси кристалла, — подмешиванием за счет $kp$- и спин-орбитальных взаимодействий к дырочной $A$-зоне нижележащих $B$- и $C$-зон. Для всех рассмотренных ориентаций H ОР может приводить к спин-релаксационным переходам ЛСМ без изменения «спинового» состояния дырки, и наоборот, что исключает возможность спинового насыщения носителей, замедляющего релаксацию ЛСМ при ОР типа «флип–флоп» (случай электронов проводимости), и делает ОР дырок эквивалентным спин-решеточной релаксации. Показано, что из анализа величины, а также температурной и магнитополевой зависимостей скорости релаксации ЛСМ или дырок, контролируемой их ОР, могут быть определены некоторые зонные параметры гексагонального полупроводника.