Ферромагнетизм в эпитаксиальных слоях германия и кремния, пересыщенных примесями марганца и железа
Е. С. Демидов, Ю. А. Данилов, В. В. Подольский, В. П. Лесников, М. В. Сапожников+, А. И. Сучков*
Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, 603950 Нижний Новгород, Россия
+Институт физики микроструктур РАН, 603950 Нижний Новгород, Россия
*Институт химии высокочистых веществ РАН, 603950 Нижний Новгород, Россия
PACS: 71.55.Eq, 72.20.My, 75.50.Pp, 76.50.+g, 78.20.Ls
Abstract
Сообщается о возможности лазерного синтеза разбавленных магнитных
полупроводников на основе германия и кремния, легированных до 10-15 ат.%
марганцем или железом. Примеси Mn и Fe, согласно данным об электронных
уровнях 3d-атомов в полупроводниках, наиболее предпочтительны для
реализации в Ge и Si ферромагнетизма по механизму
Рудермана-Киттеля-Касуи-Иосиды (РККИ). Тонкие толщиной 50-110 нм
эпитаксиальные слои Ge и Si выращивались на подогретых до 200-480 °С
монокристаллических подложках арсенида галлия или сапфира. Содержание
3d-примеси измерено рентгеноспектральным методом. Ферромагнетизм слоев,
высокие магнитная и акцепторная активность Mn в Ge, Mn и Fe в Si проявились в
наблюдениях при 77-500 К эффекта Керра, аномального эффекта Холла, высокой
дырочной проводимости и анизотропного ферромагнитного резонанса (ФМР). По
данным ФМР точка Кюри Ge:Mn, Si:Mn на подложках GaAs и Si:Fe на Al2O3
была не ниже 420, 500 и 77 К, соответственно.