Exact spectral function for hole-magnon coupling in the ferromagnetic CuO$_3$-like chain
本文给出了一维CuO $_{3}$类自旋链中自旋与铁磁序相反的单个氧空穴的精确谱函数。我们发现，本地近藤交换相互作用产生五个不同的状态在强耦合制度。它使自旋极化子稳定，自旋极化子是由磁振子激发修饰的运动电荷的束缚态，具有与平均场论预测的基本相同的色散。然后，我们详细研究的谱函数的演变增加强度的空穴-磁振子相互作用。我们还表明，$s$和$p$对称性的轨道状态在导带中基本上是相互等价的，并发现简化模型不足以重现微妙的方面的空穴-磁振子耦合的电荷转移模型。
2013-09-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
How hole defects modify vortex dynamics in ferromagnetic nanodisks
在铁磁纳米盘中引入的缺陷可能会深刻影响稳定的类涡旋磁化的结构和动力学。在这里，分析技术用于研究，在其他动力学方面，如何一个小的圆柱形腔修改的振荡模式的旋涡。例如，我们已经认识到，如果旋涡从孔中成核出来，它的旋向性频率就会移到下面。当涡核部分或完全被孔捕获时，修改变得更加明显。在这些情况下，回转矢量可以被部分或完全抑制，从而使相关的频率显著增加，比如说，从几倍增加到几次幂。我们的研究结果可能的相关性，了解其他方面的涡动力学中存在的空腔和/或结构缺陷进行了讨论。
2008-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tuning the ferromagnetic properties of hydrogenated GaMnAs
氢化和氢化后退火已被用来作为一个非常有效的工具，在很宽的范围内，在固定的磁矩浓度，在薄GaMnAs层的孔密度调整。空穴密度的减少导致其铁磁性质的强烈修改。特别是，我们观察到在磁输运实验的居里温度的降低，随着修改的磁各向异性，与平均场论的行为一致。
2006-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond Demagnetization and Hot Hole Relaxation in Ferromagnetic GaMnAs
利用双色时间分辨磁光克尔谱研究了GaMnAs的超快光致退磁。带隙以下的中红外泵浦脉冲强烈地激发价带，而近红外探测脉冲揭示了亚皮秒的退磁，随后是超快（$\sim$ 1 ps）的克尔信号的部分恢复。通过与InMnAs的比较，我们将信号恢复归因于空穴的超快能量弛豫。我们认为空穴通过$p$ - $d$散射的动态极化是观测到的探测信号的来源。这些结果支持飞秒退磁的物理图像提出了较早的InMnAs，确定热空穴的能量和自旋弛豫的关键作用。
2008-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetic resonance study of free hole contribution to magnetization and magnetic anisotropy in modulation-doped Ga$_{1 - x}$Mn$_{x}$As/Ga$_{1 - y}$Al$_{y}$As:Be
用铁磁共振（FMR）方法研究了Ga $_{1 - x}$ Mn $_{x}$ As/Ga $_{1 - y}$ Al $_{y}$ As系列异质结构中Ga Mn As的磁各向异性。铁磁共振实验提供了一个直接测量立方和单轴磁各向异性场，以及它们对掺杂水平的依赖性。据发现，掺杂的增加-除了提高居里温度的Ga $_{1 - x}$ Mn $_{x}$ As层-也导致其单轴各向异性场的非常显着的增加。FMR测量进一步表明Ga $_{1 - x}$ Mn $_{x}$ As的有效$g$因子也受到掺杂的强烈影响。这又提供了自由空穴磁化对Ga $_{1 - x}$ Mn $_{x}$ As系统整体磁化的贡献的直接测量。
2004-07-14 cond-mat.mtrl-sci
On the nature of the spin-polarized hole states in a quasi-two-dimensional GaMnAs ferromagnetic layer
基于多重散射近似，对二维自旋极化空穴系统的态密度和谱密度函数进行了自洽计算。使用相应的GaMnAs薄层的参数，广泛的Mn浓度和空穴密度进行了探索，以了解的性质，本地化或扩展，自旋极化的孔在费米能级的几个值的平均磁化的Mn？我们表明，对于一定的Mn和空穴密度的间隔，Mn离子的磁性顺序的增加一起来的费米能级的状态的性质的变化。这一事实提供了与平均Mn磁化反对准的自旋极化扩展态的离域，以及空穴气的更高自旋极化。这些结果与在该材料的一些薄膜样品和多层结构中观察到的具有相对高的转变温度的铁磁性的发生是一致的。
2007-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Carrier transport properties of the Group-IV ferromagnetic semiconductor Ge1-xFex with and without boron doping
研究了用分子束外延（MBE）生长的IV族铁磁半导体Ge_（1-x）Fe_x（x = 1.0和2.3%）薄膜的输运和磁性。为了精确测量100 nm厚Ge 1-xFex薄膜的输运特性，使用具有超薄Si主体层（~5 nm）的（001）取向绝缘体上硅（SOI）晶片作为衬底。由于Ge_（1-x）Fe_x薄膜中Fe含量较低，其反常的霍尔效应很小，因此通过霍尔测量可以准确地估计出Ge_（1-x）Fe_x薄膜中的空穴浓度和迁移率。通过硼掺杂，我们将Ge_（1-x）Fe_x中的空穴浓度从~1018 cm ~（-3）提高到~1020 cm ~（-3）（x = 1.0%）和~1019 cm ~（-3）（x = 2.3%），但没有观察到空穴浓度与磁性能之间的相关性。这一结果与III-V族铁磁半导体中的空穴感生铁磁性形成了对比。
2014-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Carrier induced ferromagnetic interactions in p-doped Zn(1-x)MnxTe epilayers
稀磁半导体Zn（1-x）MnxTe的分子束外延生长层的p型掺杂通过使用有源氮电池来实现。局域Mn自旋和空穴之间的强相互作用深刻地改变了输运性质（金属-绝缘体转变、自旋相关的霍尔效应）。尽管在低温下的载体的弱本地化，孔清楚地诱导本地化的自旋之间的铁磁相互作用，这是作为Mn含量和空穴浓度的函数进行了讨论。
1999-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Orbital polarons and ferromagnetic insulators in manganites
我们认为，在轻空穴掺杂的钙钛矿型锰氧化物的空穴（Mn $^{4+}$网站）被最近的邻居Mn $^{3+}$网站，其中所占用的$3d$轨道有其叶指向中心的空穴（Mn $^{4+}$）网站和自旋铁磁耦合到中心自旋包围。这个复合体可以看作是一个轨道-自旋-晶格结合的极化子，伴随着呼吸型（Mn $^{4+}$）和Jahn-Teller型（Mn $^{3+}$）局域晶格畸变。我们目前的计算表明，对于某些掺杂水平，这些轨道极化子可以结晶成一个电荷和轨道有序的铁磁绝缘状态。
2000-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fundamental Curie temperature limit in ferromagnetic GaMnAs
实验结果表明，Ga（1-x）Mn（x）As的居里温度T_C的上限约为110 K，这是由费米能级诱导的空穴饱和引起的。对一系列Ga（1-x-y）Mn（x）Be（y）As层的离子沟道、电学和磁化强度的测量表明，随着Be浓度的增加，Mn的浓度急剧增加，同时T_C降低，而自由空穴浓度保持相对恒定，约为5 × 10^20 cm^-3。这些结果表明，自由空穴和铁磁活性Mn自旋的浓度取决于费米能级的位置，费米能级控制补偿间隙Mn施主的形成能量。
2003-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic spin coupling of 2p-impurities in band insulators stabilized by intersite Coulomb interaction: Nitrogen-doped MgO
对于绝缘MgO中的氮二聚体，自旋极化的$2p$ -空穴之间的铁磁耦合被揭示的计算的基础上的密度泛函理论修正的现场库仑相互作用和证实的哈伯德模型。它示出的铁磁耦合是促进由T形轨道排列的$2p$ -孔，这是在其反过来控制的intersite库仑相互作用由于$p$ -轨道的方向性。因此，我们推测，这种相互作用是一个重要的成分的铁磁性带绝缘体与$2p$掺杂剂。
2011-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Hole concentration in a diluted ferromagnetic semiconductor
本文用平均场方法研究了Ⅲ-Ⅴ族Mn基半导体化合物中空穴介导的铁磁性，讨论了Ga_{1-x} Mn_xAs中Mn位密度对空穴密度的依赖关系.空穴浓度p作为Mn位分数x的函数，用m* J_{pd} ^2（其中m* 是空穴有效质量，J_{pd}是近藤型空穴/局域矩耦合）和临界温度Tc的乘积来参数化。通过使用这些量的实验数据，我们已经建立了依赖性的空穴浓度与x，这可以与发生在空穴气体中的重入金属-绝缘体转变。我们还计算了Mn的磁化强度与x的依赖关系，对于不同的温度（T），并发现随着T的增加，组成依赖的磁化强度的宽度急剧下降，磁化强度的最大值也下降，表明需要在稀磁半导体器件中的Mn掺杂成分的质量控制。
2002-01-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hole-doping induced ferromagnetism in 2D materials
二维（2D）铁磁材料被认为是未来几代自旋电子器件的有希望的候选者。然而，具有内在铁磁性的2D材料是稀缺的。高通量的第一原理模拟进行，以筛选2D材料，提出了一个非磁性的铁磁过渡后，空穴掺杂。随后进行全局进化搜索，以识别合格候选物的替代可能的原子结构，并且识别出122种表现出空穴掺杂诱导的铁磁性的材料。系统地研究了它们的能量稳定性、动力学稳定性以及空穴掺杂下的磁性。这些2D材料中有一半是金属卤化物，其次是硫族化物，氧化物和氮化物，其中一些具有超过300 K的预测居里温度。在这些二维材料的铁磁顺序负责的交换相互作用进行了讨论。这项工作不仅提供了理论上的见解空穴掺杂的2D铁磁材料，但也丰富了家庭的2D磁性材料的可能的自旋电子应用。
2022-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impurity bands and the character of the electronic states in ferromagnetic GaMnAs layers
GaMnAs薄膜中的无序和自旋极化之间的相互作用导致自旋极化的杂质空穴带。定义了一个品质因数，将空穴状态标记为扩展或局部化。计算导致确定样品的金属或非金属特性的相图。结果表明，具有最高品质因数的样品具有接近0.2的扩展空穴密度和Mn浓度之间的比率，与已知在具有最高居里温度的样品中发生的0.1-0.25的比率一致。无论是非金属到金属和金属到非金属的过渡实验观察到的铁磁制度，获得作为Mn浓度的增加。给出了铁磁GaMnAs样品中最大居里温度出现的原因。
2008-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-field effects in defect-controlled ferromagnetic Ga_{1-x}Mn_xAs semiconductors
本文研究了稀磁半导体Ga_{1-x} Mn_xAs中空穴和Mn子系统的磁化强度随磁场和浓度的变化关系。平均场近似的空穴介导的相互作用，其中的空穴浓度p（x）的参数化方面的拟合（的孔的有效质量和孔/本地力矩耦合）的Tc临界温度的实验数据。对于给定的温度，磁化强度与x的依赖性呈现出尖锐的峰值结构，最大值随着施加的磁场而增加，这表明应用于稀磁半导体器件将需要Mn掺杂组合物的质量控制。我们还比较了不同Ga_{1-x} Mn_xAs样品的Tc（x）和p（x）的各种实验数据，并强调需要进一步详细的实验工作，以确保实验测量的可重复性。
2003-01-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Reducing influence of antiferromagnetic interactions on ferromagnetic properties of p-(Cd,Mn)Te quantum wells
为了解释铁磁p型（Cd，Mn）Te量子阱（QWs）中不存在磁滞现象，我们采用蒙特卡罗模拟结合Metropolis算法和每次蒙特卡罗扫描时确定空穴本征函数的方法研究了自旋动力学.短程反铁磁超交换Mn自旋之间的相互作用-这与空穴介导的远程铁磁耦合-被发现加速磁化动力学，如果层包含Mn自旋是更宽的垂直范围内的孔波函数。采用这种方法，它在这里示出，赞赏的剩磁和矫顽力的幅度可以得到，如果Mn离子被引入到量子阱中的三角洲样的方式。
2013-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Systematic changes of the electronic structure of the diluted ferromagnetic oxide Li-doped Ni$_{1-x}$Fe$_x$O with hole doping
利用光电子能谱（PES）和X射线吸收谱（XAS）研究了Li掺杂Ni $_{1-x}$ Fe $_x$ O的电子结构. Ni $2p$芯能级的PES和XAS谱没有被Li掺杂改变。相反，Fe $^{3+}$强度相对于Fe $^{2+}$强度随着Li掺杂而增加。而Fe $^{3+}$的增加只是掺杂Li含量的$\sim 5%$，表明大部分掺杂空穴进入O $2p$和/或电荷转移组态Ni $3d^8\underline{L}$。随着Li含量的增加，Fe的3d偏态密度和价带顶附近的主价带发射增加，这与电导率的增加是一致的。基于这些发现，束缚磁极化子的渗流被认为是铁磁行为的起源。
2007-11-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hole spin relaxation and coefficients in Landau-Lifshitz-Gilbert equation in ferromagnetic GaMnAs
采用Zener模型研究了GaMnAs铁磁材料中Landau-Lifshitz-Gilbert方程系数随温度的变化关系。我们首先根据微观动力学方程计算了空穴自旋弛豫时间。我们发现，空穴自旋弛豫时间通常是几十飞秒，并可以呈现非单调的温度依赖性，由于带间自旋混合的变化，受温度相关的塞曼分裂。利用空穴自旋弛豫时间，我们可以计算Landau-Lifshitz-Gilbert方程中的系数，如Gilbert阻尼、非绝热自旋力矩、自旋刚度和垂直自旋刚度系数。我们发现非绝热自旋力矩系数$β$在低温下约为$0.1\sim 0.3$，这与实验[Adam { \em et al.}，B { \bf 80}，193204（2009）]。随着温度的升高，$β$单调增加，并且可以在居里温度附近超过1。在使用$β<1$的低温状态下，吉尔伯特阻尼系数$α$随温度增加，显示出与实验[Sinova { \em et al.}，Phys. Rev. B { \bf 69}，085209（2004）; Khazen { \em等人}，{ \em同上} { \bf 78}，195210（2008）]。此外，我们预测，$α$随着温度的升高而降低，一旦$β>1$居里温度附近。我们还发现自旋刚度随温度的升高而降低，特别是在居里温度附近，这是由于有限$β$的修改。与Gilbert阻尼类似，垂直自旋刚度系数也被发现是非单调依赖于温度。
2011-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Magnitude and crystalline anisotropy of hole magnetization in (Ga,Mn)As
本文发展了锌掺杂铁磁半导体中空穴磁化强度Mc的理论，放宽了以前的球形近似。该理论被用来确定Mc的（Ga，Mn）As在很宽的范围内的空穴浓度和Mn磁化的结晶取向的数量。据发现，各向异性的Mc几乎可以忽略不计，但所获得的Mc的幅度是显着大于在球面近似确定。它的符号和值与现有的磁化测量和铁磁共振研究的结果相比毫不逊色。
2006-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Different origin of the ferromagnetic order in (Ga,Mn)As and (Ga,Mn)N
（Ga，Mn）As和（Ga，Mn）N的铁磁有序机制在很大范围的Mn浓度下被广泛研究。我们使用密度泛函理论在局域自旋密度近似和LDA+U方案中计算这些材料的电子结构，我们现在已经在代码SIESTA中实现。对于（Ga，Mn）As，LDA+U方法导致空穴介导的铁磁性图像，交换常数$Nβ$ =~ -2.8 eV。这小于用LSDA获得的，LSDA高估了Mn离子和As $p$空穴之间的交换耦合。相比之下，纤锌矿（Ga，Mn）N的铁磁性是由双交换机制引起的，因为在LSDA和LDA+U方法中，在费米能级处都发现了具有强$d$特征的空穴。在这种情况下，Mn离子之间的耦合随着Mn-Mn分离而迅速衰减。这表明在（Ga，Mn）N的铁磁顺序的两相图片，与一个强大的铁磁相在大的Mn浓度与稀释的弱铁磁相共存。
2004-06-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Charge and spin distributions in GaMnAs/GaAs Ferromagnetic Multilayers
基于Luttinger-Kohn模型对GaMnAs/GaAs多层膜进行了自洽电子结构计算。稀磁半导体层被假定为金属和铁磁。高Mn浓度（在我们的计算中被认为是5%）使得在处理空穴之间的磁相互作用和Mn（++）位置上的局域磁矩时，可以假设磁矩的密度为连续分布。我们的计算显示了结构中重空穴和轻空穴的分布。观察到一个强大的自旋极化，和电荷主要集中在GaMnAs层，由于重和轻的孔与他们的总角动量对准反平行的平均磁化。的电荷和自旋分布进行了分析，其依赖于多层的数量，GaMnAs和GaAs层的宽度，和横向GaAs层的宽度在边界的结构。
2004-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Impurity band conduction in group-IV ferromagnetic semiconductor Ge1-xFex with nanoscale fluctuations in Fe concentration
研究了IV族铁磁半导体Ge_（1-x）Fe_x薄膜（Fe浓度x = 2.3 - 14%）在掺硼和不掺硼情况下的载流子输运和磁性，测量了它们的输运特性、电阻率、空穴浓度、迁移率的温度依赖性以及反常霍尔电导率与电导率的关系。在相对较低的x（= 2.3%）下，未掺杂Ge 1-xFex薄膜中的输运主要由Fe杂质带中的富Fe跳跃点之间的空穴跳跃决定，而B掺杂Ge 1-xFex薄膜中的输运主要由简并贫Fe区中的价带中的空穴跳跃决定.随着x的增加（x = 2.3 - 14%），在未掺杂和B掺杂的Ge 1-xFex膜的传输是由空穴跳跃之间的杂质带富Fe跳跃网站为主。采用磁圆二色性、磁化强度和反常霍尔电阻等方法研究了Ge_（1-x）Fe_x薄膜的磁性能，发现B掺杂对Ge_（1-x）Fe_x薄膜的磁性能没有影响。我们给出了未掺杂和B掺杂的Ge_（1-x）Fe_x薄膜的能带分布模型，它可以解释Ge_（1-x）Fe_x薄膜的输运和磁性。
2018-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Curie Temperature Trends in (III,Mn)V Ferromagnetic Semiconductors
基于$S=5/2$局域矩与基质半导体价带中的巡回空穴交换耦合的模型，对立方（III，Mn）V半导体的铁磁转变温度进行了理论研究.从该模型最简单的平均场论出发，我们估计了巡游空穴系统中由于交换和关联引起的$T_c$增强，以及由于有序矩的集体涨落引起的$T_c$抑制.我们发现，这些铁磁半导体的高临界温度需要大的磁化率贡献从价带的重空穴和大的自旋刚度，结果从强自旋轨道耦合在价带。我们的计算表明，这些系统的铁磁性的模型是完全一致的室温铁磁性Mn掺杂的氮化物。
2002-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable spin polarization in III-V quantum wells with a ferromagnetic barrier
我们展示了光学质量的电栅III-V铁磁量子结构的外延生长。光致发光光谱表明，最初未极化的光激发的GaAs量子阱中的空穴成为自旋极化相反的一个相邻的数字铁磁层中的AlGaAs势垒的磁化。在T = 5 K和B = 1 kG时，使用垂直偏压将自旋极化从-0.4%调至6.3%，在此期间发光变得淬灭，这表明极化是由量子阱中的重空穴和势垒中的Mn离子之间的波函数重叠介导的。在可忽略不计的电流下观察到极化，并且对载流子的初始自旋取向不敏感，从而将该效应与电自旋注入和光自旋注入区分开来。
2003-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Search For Hole Mediated Ferromagnetism In Cubic (Ga,Mn)N
本文报道了p型锌氧化物-（Ga，Mn）N的磁化强度测量结果。除了一个小的高温铁磁信号，我们检测到剩余的锰离子，我们分配到（Ga，Mn）N中的空穴介导的铁磁性的发病之间的铁磁相关。
2004-10-21 cond-mat.mtrl-sci
d0 Ferromagnetic Interface Between Non-magnetic Perovskites
我们使用计算和实验的方法来研究两个钙钛矿之间的电荷不平衡界面处的d 0铁磁性。在SrTiO 3/KTaO 3超晶格计算中，电荷不平衡在SrTiO 3层中引入空穴，在界面氧2 p轨道处诱导d 0铁磁半金属2D电子气。在实际浓度下，电荷不平衡压倒了空位掺杂。改变组成材料表明铁磁性是空穴型d 0钙钛矿界面的一般性质。原子尖锐的d 0 SrTiO 3/KTaO 3，SrTiO 3/KNbO 3和SrTiO 3/NaNbO 3外延界面在室温下表现出铁磁磁滞。我们认为这种行为是由于氧t1 g带的高态密度和交换耦合，而d带t2 g对称电子气的研究较多。
2012-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Local Environment of Ferromagnetically Ordered Mn in Epitaxial InMnAs
用X射线吸收光谱和X射线磁性圆二色性对铁磁半导体In0.98Mn0.02As的磁性进行了表征。Mn具有原子状的L2，3吸收光谱，表明3d态是高度局域化的。此外，在5-300 K温度范围内，外加电场为2 T时，在Mn L2，3边观察到了较大的二向色性。假设原子Mn 2+的计算光谱产生最好的协议与实验InMnAs光谱。MnAs和InMnAs的二向色性光谱的比较显示出明显的差异，这表明在InMnAs中观察到的铁磁性不是由于六角MnAs簇。二向色性的温度依赖性表明存在两种铁磁物质，一种具有30 K的转变温度，另一种具有超过300 K的转变温度。二向色性光谱与低温物种的随机置换Mn和高温物种的Mn近邻对的分配是一致的。
2004-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Strain dependence of the Mn anisotropy in ferromagnetic semiconductors observed by x-ray magnetic circular dichroism
利用X射线磁性圆二色性（XMCD）研究了铁磁半导体（Ga，Mn）As和（Al，Ga，Mn）As中Mn的3d价态对应变的敏感性。Mn $L_{2,3}$ XMCD的光谱形状取决于磁化方向，并且区分具有立方和单轴依赖性的特征。反转应变反转Mn $L_3$预峰的单轴各向异性的符号，其归因于从Mn 2 p芯能级到p-d杂化价带空穴态的跃迁。随着载流子定位的增加，$L_3$前峰强度增加，表明杂化空穴的3d特征增加。
2008-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic transition temperature enhancement in (Ga,Mn)As semiconductor by carbon co-doping
我们提出了一个理论研究（Ga，Mn）（As，C）稀磁半导体与高C受体密度，结合的见解从唯象模型和微观方法。紧束缚相干势近似用于描述Mn $_{\rm Ga}$和C $_{\rm As}$杂质存在下的电子结构。我们发现，即使在百分之几的掺杂水平上，C对靠近价带顶部的电子态的分布和相干性以及Mn时刻之间的耦合的影响也很小，这些结果证明了将价带中的巡回空穴介导的铁磁Mn-Mn耦合模型应用于C掺杂样品也是合理的。铁磁转变温度的增加，由于C受体的存在下，说明通过计算，使用k.p科恩-Luttinger描述的GaAs价带，并假设系统中Mn的本地时刻和巡回孔密度可以独立地变化。
2003-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Spin interactions of interstitial Mn ions in ferromagnetic GaMnAs
最近报道的卢瑟福背散射和粒子诱导的X射线发射实验表明，在低温MBE生长的GaMnAs的一个显着的一部分，纳入Mn原子占据四面体的晶格间隙网站。在这里，我们研究这些间隙离子的磁性。我们表明，他们不参与空穴诱导铁磁性。此外，Mn间隙双施主可以与最近的替代Mn受体形成对-我们的计算证据表明，这种对中的自旋通过超交换反铁磁耦合。我们还表明，对于Mn离子在其他的，六方晶系，间隙位置（这似乎是在GaMnBeAs样品的情况下）的p-d相互作用的孔，负责的铁磁性，是非常抑制。
2002-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent resistivity of ferromagnetic GaMnAs: Interplay between impurity scattering and many-body effects
采用记忆函数和含时密度泛函理论计算了稀磁半导体GaMnAs的静态电导率，考虑了杂质散射和空穴气体中的Hartree和交换相互作用.我们发现，库仑散射的带电杂质单独是不足以解释实验观察到的铁磁转变温度以下的电阻率下降：经常被忽视的散射的波动的本地化自旋显示发挥了重要作用。
2009-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic properties of p-(Cd,Mn)Te quantum wells: Interpretation of magneto-optical measurements by Monte Carlo simulations
为了找出占主导地位的现象，占载流子控制的磁性p-（Cd，Mn）Te量子阱中，我们进行了磁光测量和蒙特卡罗模拟的时间相关的磁化。实验结果表明，在顺磁状态下，磁化弛豫快于20 ns。将温度降低到居里温度Tc以下导致弛豫时间增加，但小于10微秒。这种快速弛豫可以解释为什么电子态的自发自旋分裂不伴随着低于Tc的非零宏观磁化的存在。我们的Monte Carlo结果再现了弛豫时间随温度降低的相对变化。同时，数值计算表明，反铁磁自旋-自旋相互作用与空穴介导的长程铁磁耦合相互竞争，对系统的磁化弛豫起着重要作用.我们发现，特别是，磁化动力学在很大程度上加速反铁磁耦合的Mn自旋位于该区域之外，在那里的孔驻留的存在。这表明，宏观自发磁化应该是可观察到的，如果包含局域自旋的层的厚度将小于孔波函数的扩展。此外，我们研究了Mn势的自旋独立部分如何影响Tc。我们的研究结果表明，合金无序势往往会降低Tc，特别是吸引力的潜力，导致空穴本地化的效果是强大的。
2009-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Theory of Magnetic Properties and Spin-Wave Dispersion for Ferromagnetic (Ga,Mn)As
本文提出了铁磁稀磁半导体（Ga，Mn）As的长波磁性的微观理论。的主机半导体能带结构的细节，所描述的六带科恩-Luttinger哈密顿量，被考虑在内。我们将我们的量子力学计算的经典微磁能泛函和确定各向异性能量和交换常数。我们发现，交换常数是大大增强相比，抛物型重空穴带模型的情况下。
2001-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Optical Properties of III-Mn-V Ferromagnetic Semiconductors
我们回顾了第一个十年的铁磁，III-Mn-V稀磁半导体的广泛的光学研究。Mn将空穴和局部磁矩引入到III-V主体，这可以在这些无序半导体中导致载流子介导的铁磁性。光谱实验提供了直接访问的强度和性质之间的交换空穴和本地的时刻;的程度巡回的载体;和状态的演变与掺杂的费米能量。两者合计，多样性的光学方法表明，Mn是一种非常规的掺杂剂，在金属到绝缘体的转变是由Mn和它的p-氮族元素邻居之间的杂交强度。III-Mn-V磁性半导体的光学、电子和磁性之间的相互作用具有根本的意义，并且可能使未来的自旋光电子器件成为可能。
2008-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
On the origin of magnetism in (Ga,Mn)As: from paramagnetic through superparamagnetic to ferromagnetic phase
的高光谱分辨率的能隙演化的光谱研究，补充电子，磁性和结构表征，表明由Mn掺入引起的GaAs价带的修改已经发生了非常低的Mn含量，远低于所需的支持铁磁自旋-自旋耦合（Ga，Mn）As。仅对于Mn含量低于约0.3%的n型（Ga，Mn）As，Mn相关的扩展态作为与价带边缘分离的特征可见，并且部分被电子占据。结合磁性和低温光反射率的研究表明，在p型（Ga，Mn）As的顺磁-铁磁转变发生时，没有施加的价带与费米能级位于其中的单一字符的变化。整个过程的根源在于局部（空穴）态密度的纳米级波动和类超顺磁性态的形成。（Ga，Mn）As中的费米能级被巡游价带空穴的载流子浓度粗化，并被多体相互作用进一步微调。
2017-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Cyclotron Resonance in Ferromagnetic InMnAs/(Al,Ga)Sb Heterostructures
报道了在宽温度范围内观察到的InMnAs/（Al，Ga）Sb异质结中的空穴回旋共振（CR）现象，该现象既包括顺磁相，也包括铁磁相。我们观察到两个明显的共振，表现出激烈的变化，在位置，线宽和强度在温度高于居里温度，表明可能的本地磁有序或集群。我们将这两种共振归因于量子极限中离域价带空穴的基本CR跃迁。使用一个8带{ \bf k $\cdot$ p}模型，它采用了平均场近似内的铁磁性，我们表明，温度相关的CR峰位移是一个直接的载流子Mn交换相互作用的措施。在低温下观察到显着的线变窄，我们解释为本地化的自旋波动的抑制。
2003-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atom-by-Atom Substitution of Mn in GaAs and Visualization of their Hole-Mediated Interactions
Mn掺杂GaAs中铁磁性的发现[1]激发了人们对基于电子自旋的半导体技术发展的兴趣，并导致了几种概念验证自旋电子器件[2-4]。（Ga，Mn）As或其他稀磁半导体的实际应用的主要障碍仍然是它们低于室温的铁磁转变温度。增强半导体中的铁磁性需要理解磁性掺杂剂（如Mn）之间相互作用的机制，并确定铁磁性相互作用最大化的情况[5]。在这里，我们报告使用一种新的原子原子取代技术与扫描隧道显微镜（STM）进行第一次控制原子尺度的研究隔离Mn受体介导的GaAs的电子态之间的相互作用。高分辨率STM测量用于可视化GaAs的电子状态，参与Mn-Mn相互作用和量化的相互作用强度作为相对位置和取向的函数。我们的实验结果，这可以解释使用紧束缚模型计算，揭示了强烈的依赖铁磁相互作用的晶体取向。这种各向异性的相互作用可以潜在地利用生长取向的Ga 1-xMnxAs结构，以提高铁磁转变温度超过随机掺杂的样品中实现的。我们的实验方法还提供了一种现实的方法来创建精确的安排单自旋耦合量子位的内存或信息处理的目的。
2006-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Compositional tuning of ferromagnetism in Ga1-xMnxP
我们报告的磁性和输运性质的Ga 1-xMnxP通过离子注入，然后通过脉冲激光熔化的范围内的x，即0.018至0.042合成。与Ga 1-xMnxAs一样，Ga 1-xMnxP显示出铁磁居里温度的单调增加，其中x与空穴介导的铁磁相相关，而高于300 C的热退火导致铁磁性的淬灭，伴随着Mn的替代分数的减少。然而，与Ga 1-xMnxAs中的观察相反，Ga 1-xMnxP在整个组成范围内是非金属的。在较低的温度下，薄膜是铁磁性的，空穴传输通过Mn衍生带中的跳跃传导发生;在较高的温度下，它产生于价带中的空穴，这些空穴在随x收缩的能隙上被热激发。
2006-08-04 cond-mat.mtrl-sci
A universal relationship between magnetization and local structure changes below the ferromagnetic transition in La_{1-x}Ca_xMnO_3; evidence for magnetic dimers
我们对La_{1-x} Ca_xMnO_3晶体进行了X射线吸收精细结构（XAFS）测量，测量结果与B场（~ 11 T）和Ca浓度x（21-45%）有关。这些结果揭示了局部结构的变化（与极化子的形成），仅取决于一个给定的样品的磁化，无论磁化是否通过降低温度或施加磁场。此外，局域结构和磁化强度之间的关系取决于空穴掺杂。提出了一个模型，其中一个间接磁化最初通过涉及一个空穴和一个电子网站的Mn原子对的聚集发展。这些对几乎没有变形，它们可能在T_c以上的温度下预形成。
2005-05-12 cond-mat.mtrl-sci
RbEu(Fe$_{1-x}$Ni$_x$)$_4$As$_4$: From a ferromagnetic superconductor to a superconducting ferromagnet
本征空穴掺杂的RbEuFe $_4$ As $_4$在$T_{\mathrm{sc}}=36.5$ K下表现出体超导电性，在$T_\mathrm{m}=15$ K下表现出Eu亚晶格中的铁磁有序性.在这里，我们提出了一个空穴补偿的研究，通过引入额外的巡回电子通过Ni替代的铁磁超导体RbEuFe $_4$作为$_4$与$T_{\mathrm{sc}}>T_{\mathrm{m}}$。随着Ni的掺杂，$T_{\mathrm{sc}}$迅速降低，Eu自旋铁磁性及其$T_{\mathrm{m}}$保持不变。因此，系统RbEu（Fe $_{1-x}$ Ni $_x$）$_4$ As $_4$转变为超导铁磁体，其中$T_{\mathrm{m}}>T_{\mathrm{sc}}$为$0.07\leq x\leq0.08$。超导铁磁体的出现归因于Eu $^{2+}$自旋与超导Cooper对之间的退耦。建立了超导和磁相图，其中还包括恢复但抑制自旋密度波状态。
2018-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ion Irradiation Control of Ferromagnetism in (Ga,Mn)As
我们报告了一个很有前途的方法，在（Ga，Mn）As使用Ga $^+$聚焦离子束（FIB）技术的铁磁性能的人工修改。利用Ga $^+$离子辐照，可以控制（Ga，Mn）As的磁各向异性和居里温度等铁磁性质，这是由于空穴浓度的变化和Mn自旋之间交换相互作用的相应系统变化引起的。空穴浓度的这种变化也使用显微拉曼光谱进行了验证。我们设想这种方法提供了一种在微米或纳米尺度上修改磁性半导体的铁磁特性的方法。
2005-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Competing ferromagnetic and antiferromagnetic interactions in non-altermagnetic Ru$_{1-x}$Cr$_{x}$O$_{2}$
University of Delaware（特拉华大学）；King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
研究通过Cr离子合金化对RuO₂空穴掺杂诱导交替磁性，制备Ru$_{1-x}$Cr$_{x}$O$_{2}$薄膜样品并测量。结果表明反铁磁耦合的铁磁CrO₂团簇共存，Cr离子未使Ru能带空穴掺杂诱导交替磁态，空穴局限于Cr离子。
2026-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Controlling Curie temperature in (Ga,Ms)As through location of the Fermi level within the impurity band
铁磁半导体（Ga，Mn）As已成为半导体自旋电子学中原型应用研究最多的材料。由于（Ga，Mn）As的铁磁性是空穴介导的，空穴态的性质对其居里温度TC有着直接而关键的影响。然而，关于（Ga，Mn）As中的空穴是存在于价带还是杂质带，一直存在着激烈的争论。在本文中，我们结合沟道实验的结果，测量Mn离子和相关的铁磁顺序的孔的浓度，与磁化，运输和磁光数据来解决这个问题。总之，这些测量提供了强有力的证据，它是费米能级的杂质带内的位置，确定TC通过确定空穴局域化的程度。这一发现与人们普遍接受的TC受价带空穴控制的观点截然不同，从而为实现更高的TC值开辟了新的途径。
2012-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Bistability in a magnetic and nonmagnetic double-quantum-well structure mediated by the magnetic phase transition
研究了由磁性半导体和非磁性半导体组成的双量子阱结构中的空穴分布随温度、量子阱之间的能量位移以及其他相关参数的变化。当巡游空穴介导铁磁有序时，表明可以通过空穴重新分布形成一个有序态，导致构成磁性QW的性质发生显著变化（即，顺磁-铁磁转变）。模型计算还表明，在系统参数空间的大窗口，双稳态是可能的。因此，该结构可以形成稳定的存储器元件的基础，该存储器元件可以按比例缩小到几个孔的状态。
2004-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Enhanced Itinerant Ferromagnetism in Hole-doped Transition Metal Oxides: Beyond the Canonical Double Exchange Mechanism
本文通过第一性原理计算研究空穴掺杂LaCrAsO，发现巡游铁磁性在低掺杂和高掺杂下均稳健存在，并揭示负电荷转移能态可产生比经典双交换机制更强的铁磁性。
2023-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetism in Fe-doped ZnO Nanocrystals: Experimental and Theoretical investigations
成功合成了Fe掺杂ZnO纳米晶，并利用X射线衍射和透射电镜对其结构进行了表征。在相同系统上的磁化测量揭示了铁磁到顺磁转变温度> 450 K，由于纳米颗粒系统中无序表面自旋的倾斜，具有从铁磁到自旋玻璃态的低温转变。局部磁探针，如EPR和穆斯堡尔表明存在的Fe在两个价态Fe 2+和Fe 3+。我们认为，Fe 3+的存在是由于在系统中的阳离子（Zn）空位可能的空穴掺杂。通过从头算电子结构计算，研究了Fe掺杂ZnO体系中的缺陷（如O空位和Zn空位）对铁磁性的性质和起源的影响。电子结构计算表明空穴掺杂（锌空位）是更有效地稳定铁磁性Fe掺杂ZnO和我们的结果是一致的铁磁性Fe掺杂ZnO样品中的空穴掺杂的实验签名。
2007-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Arrested phase separation in double-exchange models: machine-learning enabled large-scale simulation
University of Virginia（弗吉尼亚大学）
我们在单带双交换模型中提出了电子相分离的大规模动态模拟，该模型基于从小尺寸精确对角化解决方案训练的深度学习神经网络势。我们发现了一个有趣的相关诱导的冻结行为作为掺杂空穴隔离半填充绝缘背景在平衡过程中。虽然空穴的聚集通过电荷载流子和局部磁矩之间的Hund耦合形成铁磁簇来稳定，但当背景中反铁磁自旋-自旋相关性良好时，这种稳定也会为空穴产生限制势。自陷空穴的流动性急剧降低，过早地破坏了铁磁团簇的进一步生长，从而导致相分离。我们的研究结果的影响，表现出巨大的磁阻效应的材料相分离动力学进行了讨论。
2021-05-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theory of Weak Localization in Ferromagnetic (Ga,Mn)As
利用无序价带空穴通过p-d动力学交换相互作用耦合到局域Mn磁矩的模型，研究了（Ga，Mn）As铁磁半导体电导率的量子干涉修正.我们发现，在Mn浓度超过1%的量子干涉校正导致负磁阻，即弱本地化（WL），而不是弱反本地化（WAL）。我们的工作突出了（Ga，Mn）As和以前研究的玩具模型系统之间的关键质的差异，并指出了铁磁状态下的交换分裂转换价带WAL到WL的机制。我们评论最近的实验研究和理论分析的低温磁电阻在（Ga，Mn）As已被不同的解释为意味着WL和WAL和需要一个杂质带的解释在金属（Ga，Mn）As的运输。
2008-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetisms in $p$-type monolayer gallium chalcogenides (GaSe, GaS)
用密度泛函方法研究了$p$型单层GaX（X=S，Se）的磁性.由于价带边缘附近的态密度很大，这些单层半导体在很小的空穴掺杂范围内是铁磁的。本征Ga空位能提高局域磁矩，而Se空位不能。空位引起的局部磁矩之间的磁耦合是铁磁性的，并且令人惊讶地长范围。结果表明，磁化强度可以通过空穴掺杂诱导，并可以通过控制缺陷的产生来调节。
2014-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valence-band structure of ferromagnetic semiconductor (InGaMn)As
为了弄清原型铁磁半导体（III，Mn）As（III：In和Ga）的价带结构的全貌，我们对生长在AlAs/In_（0.53）Ga_（0.47）As：Be/ p+InP（001）上的[（In_（0.53）Ga_（0.47））_（1-x）Mn_x]As（x=0.06-0.15）和In_（0.87）Mn_（0.13）As进行了系统的共振隧穿谱实验。结果表明，InGaMnAs的价带几乎保持不变，带隙中存在费米能级，（InGaMn）As的价带中的p-d交换劈裂小到可以忽略不计.在In_（0.87）Mn_（0.13）As样品中，虽然由于InP和InMnAs之间晶格失配引起的大应变导致共振峰很弱，但我们的结果也表明，带隙中存在费米能级，价带中的p-d交换劈裂很小，可以忽略不计.这些结果与GaMnAs薄膜的相同方法得到的结果非常相似，即在InGaMnAs和In_（0.87）Mn_（0.13）As薄膜中，价带中没有空穴，杂质带空穴主导了薄膜的输运和磁性。这种带图片的（III，Mn）As是显着不同的II-VI基稀磁半导体。
2012-08-14 cond-mat.mtrl-sci
The nature of transport and ferromagnetic properties of the GaAs structures with the Mn δ-doped layer
我们揭示了具有单一Mn δ掺杂层的GaAs结构的输运性质和铁磁性质。为了改变结构的性质，通过用氦离子辐照来产生电活性辐射缺陷。研究表明，该结构的输运性质由两个平行的导电沟道（价带中与空穴输运相关的沟道和Mn杂质带中与电子输运相关的沟道）决定，铁磁性质由Mn杂质带中局域在允许态的电子决定.研究结果也有助于理解量子阱附近Mn δ层的结构特征。
2019-02-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetism in semiconductors: A dynamical mean field study of ferromagnetism in Ga_{1-x}Mn_xAs
本文采用动力学平均场近似对Ga_{1-x} Mn_xAs的磁性进行了系统的研究。我们的模型考虑了强自旋轨道耦合对J=3/2 GaAs价带的影响以及随机分布的磁性离子与巡游空穴之间的交换作用。在Mn掺杂x=0.05时，得到了不同杂质-空穴耦合J_c和空穴浓度n_h值时的铁磁相变温度T_c。我们还研究了空穴的局域磁化强度和自旋极化随温度的变化关系。通过将我们的结果与自旋-轨道耦合被关闭的单带哈密顿量的结果进行比较，我们得出结论，Ga_{1-x} Mn_xAs中的自旋-轨道耦合引起铁磁序的挫折，加强了Zarand和Janko最近的发现（Phys. Rev. Lett. 89，047201（2002））。
2004-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-principles calculation of gate-tunable ferromagnetism in magic-angle twisted bilayer graphene under pressure
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）是一个值得注意的高度可调的平台，用于研究强相关现象，如高- $T_c$超导和量子自旋液体，由于容易控制的掺杂水平通过门控和敏感的魔角对流体静压力的依赖性。相关绝缘态、非常规超导电性和铁磁性的实验观察表明，该系统具有丰富的奇异相。在这项工作中，使用密度泛函理论计算结合有效屏蔽介质的方法，我们发现在压力下的扭曲角$2.88\unicode{xb0}$的MATBG和模拟其电子态的演变时，掺杂水平和面外电场的栅极调谐。我们的计算表明，在每个摩尔单元格中两个电子和四个空穴之间的掺杂水平下，具有位于AA堆叠位置的自旋密度的铁磁溶液的能量低于铁磁溶液。这种铁磁状态的磁矩随着电子和空穴掺杂而减小，并且在每个莫尔晶胞掺杂四个电子/空穴时消失。费米能级的平带和周围的色散带之间的杂化可以发生在有限的掺杂。此外，在零掺杂时增加面外电场时，可以看到从铁磁状态到铁磁状态的转变。我们还分析了层间键合的字符，由于平坦带通过Wannier函数。最后，我们报告了在一定的掺杂水平的铁磁态的平坦带的平凡带拓扑。
2020-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically Driven Magnetic Phase Transition of Monolayer RuCl3
纳米结构中强烈的光-物质相互作用提供了光学控制材料特性的可能性。受最近发现的二维材料中的内在长程磁序的启发，这使得可以创建前所未有的小尺寸的新型磁性器件，我们预测，光可以与磁性耦合，并有效地调整单层钌的磁序（RuCl 3）。第一性原理计算表明，自由载流子和光激发的电子空穴对都能使单层RuCl 3从近自旋液相转变为稳定的铁磁相.具体来说，中等的电子-空穴对密度（约10^13 cm-2）可以显著稳定铁磁相10 meV/f. u。与之字形相位相比，因此预测的铁磁性可以通过光泵浦实验来驱动。分析表明，这种磁相变是由掺杂引起的晶格应变和巡游铁磁性的共同作用驱动的。根据伊辛模型计算，我们发现铁磁相的居里温度可以通过增加载流子或电子空穴对密度而显著提高。这种增强的光磁效应为通过非接触式光学方法操纵二维磁性提供了新的机会。
2019-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
