Puslaidininkiai: lokalizuoti, bet magnetiniai | NPP Azijos medžiagos

Puslaidininkiai: lokalizuoti, bet magnetiniai | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Atskleista nešiklio lokalizacijos ir magnetizmo praskiestuose magnetiniuose puslaidininkiuose sąveika.

Praskiesti magnetiniai puslaidininkiai (DMS) - puslaidininkiai, kuriuose taip pat yra nedidelis kiekis magnetinio elemento - vieną dieną gali leisti realizuoti elektroninius prietaisus, sujungiančius dabartines funkcijas su galimybe valdyti elektronų sukimąsi.

(Ga, Mn) Kaip neabejotinai plačiausiai ištirta DMS. Šiame junginyje feromagnetinę tvarką tarp lokalizuotų mangano atomų tarpininkauja turintys delokalizuoti teigiamo krūvio nešėjai („skylės“). Taigi magnetines savybes galima suderinti keičiant įkrovos koncentraciją, pavyzdžiui, reguliuojant naudojamą vartų įtampą, kuri yra labai svarbi charakteristika pritaikant programas.

Tikslus sąveikos tarp nešiklio tankio ir magnetizmo pobūdis yra gana sudėtingas. Pvz., Mažesnis už tam tikrą nešiklio tankį, skylės yra „Andersono – Moto lokalizacijos“ vietoje, todėl junginys tampa izoliatoriumi. Maciej Sawicki ir kolegos Japonijoje bei Lenkijoje 1 dabar išsiaiškino ryšį tarp lokalizacijos ir magnetizmo, atlikdami tiesioginius magnetinius matavimus ir apskaičiuodami krūvio pasiskirstymą mėginyje.

Komanda tyrė (Ga, Mn) kaip filmus, kuriuose yra apie 7% mangano. Įkišę plėvelę į lygiagretų plokštelinį kondensatorių (1 pav.), Jie ištyrė įmagnetinimą esant skirtingiems vartų įtampams, taigi ir skirtingoms skylių koncentracijoms. Tyrėjai nustatė, kad tiek Kurio temperatūra ( T C ), virš kurios junginys nebėra feromagnetas, tiek savaiminis įmagnetėjimas mažėja monotoniškai, nes sumažėja nešiklio tankis. Šie rezultatai aiškiai rodo, kad magnetizmą tarpininkauja nešėjai standartinėje puslaidininkio valentinėje juostoje, o ne, kaip daugelis mano, elektroninės juostos, kurią sudaro mangano priemaišos, nešikliai.

Image

1 pav. Lygiagretus plokštės kondensatorius, naudojamas matuojant (Ga, Mn) plėveles.

Duomenims apibūdinti naudojamas skaičiavimas taip pat rodo nevienodą skylių pasiskirstymą (Ga, Mn) As plėvelės storiu ir paviršiaus išeikvojimą. Tai gali turėti rimtų padarinių paraiškoms. „Nei veikiantis spintronikos prietaisas, nei T C padidėjimas nebus įmanomas iš esmės sumažinus paviršiaus įkrovimo spąstus, kurie yra atsakingi už visiško kanalo paviršiaus paviršiaus 2–2 nm išeikvojimą“, - sako Sawicki.

Įmagnetinimo duomenų analizė taip pat parodė, kad sumažinus nešiklių tankį iki taško, kuriame nešikliai tampa lokalizuoti, tolygi feromagnetinė tvarka staiga neišnyksta. Atvirkščiai, tai palaipsniui palieka erdvę, kurioje gali susidaryti superparamagnetiniai ir feromagnetiniai domenai, kol feromagnetinė tvarka visiškai išnyks, gerokai mažesniame nei Andersono – Moto lokalizacijos tankis.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.