Kinetic exchange vs. room temperature ferromagnetism in diluted magnetic semiconductors
在内部参考规则和III-V族和II-VI族稀磁半导体中已知的能带偏移的指导下，我们讨论了获得载流子感生铁磁性所需的p型导电性的可行性，以及浅杂质掺杂可能导致双交换驱动的铁磁性的情况。我们考虑了动力学交换对p-d杂化、磁性离子的电子构型以及主体材料的价带与磁性离子之间的电荷转移能量的依赖性。在Mn基II-VI族化合物中，空穴诱导铁磁性需要受主掺杂。然而，对于一些Mn-、Fe-或Co-基III-V磁性半导体，后者是可能的而没有任何掺杂。在Fe或Co的氮化物中，当存在受主掺杂时，可望产生T_C> 300 K的载流子诱导铁磁性。
2002-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Influence of disorder on the ferromagnetism in diluted magnetic semiconductors
用解析方法研究了无序对稀相（III，Mn）V半导体铁磁相变的影响。小无序的制度，并提高临界温度的无序被发现在平均场近似和零温自旋刚度的分析。由于无序，铁磁有序态周围的自旋波涨落获得有限的质量。在大的载流子带宽，自旋波质量的平方变为负值，表示铁磁基态的击穿和非共线磁序的开始。
2001-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism responsible for initiating room temperature ferromagnetism and spin polarized current in diluted magnetic oxides
实现稀磁氧化物（DMO）自旋电子学的主要障碍是与其高TC铁磁性和自旋极化电流相关的未知电子结构以及如何通过制造技术来操纵所需的电子结构。我们证明，微调的电子结构和能带结构可以修改启动DMO性能。有趣的是，在半导体状态下，掺杂的Co离子和氧空位贡献了不可忽略的磁矩;并且这些磁矩之间的磁耦合由局域载流子通过高度自旋极化跳跃输运介导。这些结果揭开了自旋电子特性与理想的电子状态的起源的神话，从而为未来的应用重新打开了大门。
2015-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Re-entrant ferromagnetism in a generic class of diluted magnetic semiconductors
考虑半导体中磁性杂质掺杂导致杂质磁矩间载流子感生铁磁交换耦合的一般情况，我们从理论上证明了可能普遍存在三个铁磁转变温度T_1 > T_2 > T_3，其中T_1 > T > T_2和T < T_3存在两个不同的铁磁区。这种在两个铁磁相之间具有顺磁相（T_2 > T > T_3）的有趣的可重入铁磁性是由热激活载流子在空导带中诱导的间接交换与杂质带中由于束缚载流子本身而存在的交换耦合之间的微妙竞争产生的。我们评论的可能性，观察这样的重入现象在稀磁半导体和磁性氧化物。
2006-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Ferromagnetism in the Diluted Magnetic Semiconductor Co:TiO$_2$
在这里，我们提出了一个研究的磁性\CTO的薄膜脉冲激光沉积下的氧分压和沉积速率的变化。能量色散谱和透射电子显微镜分析表明，高沉积速率导致均匀的微观结构，而非常低的速率或退火后的钴集群的结果。深度分辨低能μ子自旋旋转实验表明，在低氧分压（$\approx 10^{-6}$压）下生长的具有均匀结构的薄膜是完全磁性的，这表明了内在的铁磁性。第一性原理计算确定了低氧分压在实现均匀载体介导的铁磁性中的有益作用。本工作证明了Co：TiO $_2$是一种本征稀磁半导体。
2016-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Engineering Ferromagnetism in Wide Bandgap w-AlN for Spintronic Applications: Insights from DFT Calculations
Indira Gandhi Centre for Atomic Research, HBNI（印度原子能研究中心，HBNI）
本研究通过 DFT 计算探索 w-AlN 掺杂 Cr、Ru、Rh 的磁性，发现 Cr 掺杂在宽浓度范围呈铁磁态并随浓度演化出绝缘、半金属到金属转变，为自旋电子学材料设计提供理论依据。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
High TC ferromagnetism in diluted magnetic semiconducting GaN:Mn films
采用分子束外延（MBE）技术在蓝宝石衬底上成功生长了纤锌矿GAN：Mn薄膜。薄膜的居里温度高达940 K，而Mn含量仅为3 ~ 5%。在平行于薄膜表面的磁场中进行磁化强度测量，最高可达7 T。在低温下，磁化过程表现为铁磁和顺磁贡献的共存，而在高温下，由于顺磁贡献的减少，主要观察到典型的铁磁磁化过程。所观察到的输运特性表明磁性和杂质导电之间的密切关系。Mn杂质带的双交换机制是GAN：Mn高Tc铁磁性的可能模型之一。
2002-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in (In,Mn)As Diluted Magnetic Semiconductor Thin Films Grown by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy
采用金属有机物气相外延（MOVPE）生长了In 1-xMn xAs稀磁半导体（DMS）薄膜。使用三羰基（甲基）锰作为Mn源。在生长温度Tg>475 ℃时，获得了Mn含量高达x=0.14的名义单相外延膜。对于较低的生长温度和较高的Mn浓度，纳米尺度的MnAs沉淀物中检测到的In 1-xMnxAs矩阵。利用超导量子干涉仪（SQUID）磁强计研究了薄膜的磁性。在x=0.1的样品中观察到室温铁磁有序。磁化强度测量表明居里温度为333 K，室温饱和磁化强度为49 emu/cm ^3。剩余磁化强度和矫顽场都很小，分别为10 emu/cm ^3和400 Oe。根据最近提出的几个磁性原子的小团簇形成理论，讨论了这种高温铁磁性的机制。
2002-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Reversible 300K Ferromagnetic Ordering in a Diluted Magnetic Semiconductor
报道了在稀磁半导体中发现300 K可逆铁磁有序.在"开"和"关"状态之间的室温铁磁性的切换实现在Co 2+：ZnO的晶格掺入和去除的原生n型缺陷，间隙Zn。光谱和磁性数据暗示了铁磁性的双交换机制。这些结果首次证明了在稀磁半导体中的可逆室温铁磁有序，并为在半导体传感器或基于自旋的电子器件中集成磁性和导电性提供了新的机会。
2004-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Carrier States and Ferromagnetism in Diluted Magnetic Semiconductors
本文应用动力学相干势近似，系统地研究了$A_{1-x}$ Mn $_xB$型稀磁半导体（DMS's）的载流子态.对DMS的三种典型情况进行了模型计算：在没有交换势的情况下具有强和中等交换相互作用的情况，以及除了中等交换相互作用之外具有强吸引力的交换势的情况。当交换相互作用足够强时，磁性杂质带从主带分裂。磁性杂质带中的载流子主要停留在磁性位置，载流子自旋与局域自旋之间的耦合很强。载流子在磁性位点之间的跳跃通过{ \it双交换（DE）样}机制引起铁磁性。我们已经调查的条件DE样机制在DMS的操作。结果表明，磁位的磁吸引势有助于磁性杂质带的形成，并通过显著增强交换相互作用的作用，使类DE机制起作用.用常规参数研究了Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ As中的载流子态。结果表明，铁磁性是由杂质态产生的尾带载流子通过类DE机制引起的。
2003-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Effects of Disorder on Ferromagnetism in Diluted Magnetic Semiconductors"
在最近的一封信中，Berciu和Bhatt从杂质带模型出发，提出了掺杂锰的III-V族半导体铁磁性的平均场论。我们表明，这种方法给出了一个非物理宽杂质带，因此是不合适的（镓，锰）作为含有1 - 5%的锰。我们还指出了一个微观的动机的符号变化的重叠积分的信。如果没有这种符号变化，就不能获得稳定的铁磁性。
2001-11-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Diluted Magnetic Semiconductor Heterojunction Systems
稀磁半导体（DMS），其中磁性元素取代了半导体晶格中的一小部分主体元素，当掺杂时可以变成铁磁性。在这篇文章中，我们讨论了半导体异质结系统中DMS铁磁性的物理性质。我们专注于机制，导致磁和磁阻特性依赖于掺杂分布，缺陷分布，栅极电压，和其他系统参数，原则上可以被设计，以产生所需的结果。
2002-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The enhancement of ferromagnetism in uniaxially stressed diluted magnetic semiconductors
本文提出了一种新的p型稀磁半导体铁磁相变温度$T_c$提高的机制。我们的预测是基于海森伯（固有的立方晶格的无畸变DMS）和伊辛（可适用于足够强的应力DMS）模型的比较研究，在随机场近似允许考虑到自旋-自旋相互作用的空间不均匀性。相图计算表明，伊辛模型中DMS-铁磁性存在的参数范围比海森堡模型中的大得多。
2003-04-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Robustness of ferromagnetism in (In,Fe)Sb diluted magnetic semiconductor to variation of charge carrier concentration and Fermi level position
研究了He ~+离子辐照对稀磁半导体（DMS）（In，Fe）Sb、两相（In，Fe）Sb复合材料和名义上未掺杂的InSb半导体外延层输运和磁性的影响。在所有的层中，都发现了从初始n型到p型的导电类型转换，这种转换发生的离子注量依赖于InSb基体中Fe的浓度。铁磁性夹杂物对（In，Fe）Sb两相层的磁输运性质有很大的影响。研究了电活性辐射缺陷的数量对单相In 0.75 Fe 0.25 Sb DMS磁性能的影响，同时发现In 0.75 Fe 0.25 Sb DMS的磁性能对载流子浓度和费米能级位置的显著变化具有很强的抵抗力。结果证实了（In，Fe）Sb的铁磁性与载流子浓度之间存在弱的相关性。
2019-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Towards a Fully Ab-Initio Description of the Diluted Magnetic Semiconductor $Ga_{1-x}Mn_{x}As$. Ferromagnetism, Electronic Structure, and Optical Response
巡游铁磁性有两种相互竞争的观点，第一种观点认为铁磁性是通过巡游载流子动力学，即所谓的RKKY机制，由局部矩之间的间接耦合产生的，而在另一种情况下，铁磁性是通过强原子Hund相互作用，即所谓的双交换（DE）方案，由巡游载流子的自旋极化产生的。哪一种观点描述了稀磁半导体的铁磁性，这种材料有希望用于自旋电子学应用，目前还不清楚。在这里，我们描述了详细的物理响应的原型材料$Ga_{1-x}Mn_{x}As$使用的第一性原理的带结构与方法的基础上，动态平均场论，将强大的，动态的相关性{ \it和}内在以及外在的障碍在一个单一的理论图片。我们展示了铁磁性是如何由DE驱动的，与最近的观察结果一致，同时对电子结构的细节进行了很好的定量描述，如扫描隧道显微镜（STM）和光学电导率所探测的那样。我们的研究结果表明，铁磁性可以驱动DE即使在稀磁半导体与小的载流子浓度。
2003-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effects of Disorder on Ferromagnetism in Diluted Magnetic Semiconductors
我们提出了一个数值平均场处理相互作用的自旋和载流子在掺杂稀磁半导体，其中考虑到在这些合金系统中存在的位置无序的结果。无序被发现，以提高铁磁转变温度显着的金属密度不太远的金属-绝缘体过渡。同时，铁磁相被发现具有非常不寻常的磁化强度的温度依赖性，以及作为无序的结果的比热。不寻常的自旋和电荷输运的暗示。
2001-09-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Carrier induced ferromagnetism in concentrated and diluted local-moment systems
为了模拟浓磁和稀磁半导体的磁性，我们使用近藤晶格模型。磁相图是通过考察与局域磁矩交换耦合的巡游带电子的静态磁化率导出的。事实证明，相当低的频带职业有利于铁磁有序的本地矩系统由于间接耦合介导的巡游载流子的自旋极化。在稀释系统中的无序处理通过添加一个CPA型的概念的理论。对于几乎所有的磁矩浓度x，铁磁性是可能的，然而，只有当载流子浓度n明显小于x时。在实际磁性半导体中（在Ga_{1-x} Mn_{x} As中，例如通过反位）的电荷载流子补偿似乎是获得载流子感生铁磁性的必要条件。
2004-06-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influence of quantum confinement on the ferromagnetism of (Ga,Mn)As diluted magnetic semiconductor
利用紧束缚和密度泛函方法研究了量子限制对稀磁半导体Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ As铁磁性的影响.我们观察到强烈的多数自旋Mn $d$ -As $p$杂化，以及半金属行为，小至直径20 μ m。低于这个临界尺寸，掺杂的空穴被Mn位点自陷，发出价态和电子跃迁的信号。我们的研究结果意味着，磁性掺杂的III-V纳米粒子将提供一种介质，用于操纵稀磁半导体的电子结构，同时保持铁磁性能，甚至在一定的尺寸范围内提高它。
2001-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Itinerant ferromagnetism in a spin-fermion model for diluted spin systems
我们研究了巡游铁磁性使用稀释自旋费米子模型，来自排斥哈伯德模型，其中巡游费米子反铁磁耦合辅助场在一个三维简单立方晶格。我们的重点，特别是了解自旋依赖的输运性质的巡回费米子在杂质带考虑位置无序的辅助领域。对于在位排斥$U$ $\sim$带宽，限制在杂质带中的巡游载流子的密度，在确定系统的动能和因此载流子自旋极化中起关键作用。我们的半经典蒙特卡罗计算表明，载流子自旋的铁磁转变温度确实随载流子密度表现出优化行为。我们详细计算了输运性质，建立了载流子的磁性和输运性质之间的一一对应关系。微扰区以外的结果对理解稀磁半导体的铁磁性有重要意义。
2022-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A disordered RKKY lattice mean field theory for ferromagnetism in diluted magnetic semiconductors
我们发展了一个格子平均场论，考虑到空间波动与随机无序的磁性杂质位置和有限的平均自由程与低载流子迁移率相关的稀磁半导体中的铁磁有序。假设载体介导的间接RKKY交换磁性杂质之间的相互作用，我们发现大量的偏差，从广泛使用的连续齐纳模型Weiss平均场预测。我们的理论允许准确的分析预测Tc，并提供了一些观察到的异常，包括非布里渊函数磁化曲线，抑制低温磁化饱和，和Tc对电导率的依赖性简单的解释。
2003-05-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and Curie temperature of Vanadium-doped Nitrides
利用KKR-LSDA-CPA研究了钒掺杂氮化物（AlN、GAN和InN）的电子结构、磁性离子间的交换作用机制和居里温度。结果表明，在低浓度时，铁磁超交换作用机制占主导地位，但在足够高的浓度（x > 0.10）时，反铁磁超交换作用出现，降低了铁磁性的稳定性，特别是对于掺钒AlN和掺钒GAN.平均场近似下的居里温度的估计表明，钒掺杂的氮化物的居里温度超过室温与钒的几个成分。
2005-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Synthesis, characterization and modeling of high quality ferromagnetic Cr-doped AlN thin films
我们报告的理论和实验研究铬掺杂氮化铝。密度泛函计算预测，孤立的Cr t2缺陷能级在AlN是1/3满，大约落在midgap，并扩大到杂质带的浓度超过5%。0.05 <= x <= 0.15的Al_（1-x）Cr_xN无规合金的居里温度超过600 K。在实验上，我们的特点和优化的分子束外延薄膜生长过程中，并观察到室温铁磁性与矫顽场，HC，为120奥斯特。磁化率的测量表明，超过33%的Cr是磁活性在室温和40%在低温下。
2002-12-18 cond-mat.mtrl-sci
High Curie temperatures in ferromagnetic Cr-doped AlN thin films
采用反应共溅射法在（001）面蓝宝石衬底上制备了含$0.02\le x \le 0.1$的Al 1-xCr xN薄膜。室温铁磁性与矫顽场为85 Oe的铬含量低至x = 0.027（2.7%）的样品中观察到。随着Cr含量的增加，平均磁矩被强烈抑制，在300和50 K时，每个Cr原子的最大饱和磁矩分别为0.62和0.71 $μ_B$。结果表明，当x = 0.027时，Al_（1-x）Cr_xN的居里温度大于900 K。
2004-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Next-Nearest-Neighbor hopping on Ferromagnetism in Diluted Magnetic Semiconductors
GaMnN是一种宽禁带的半导体材料，在发现了所有稀磁半导体中最高的铁磁转变温度$T_C$ $\sim$ 940 K后，引起了人们的极大兴趣。后来，由于观察到具有非常低的$T_C$ $\sim$ 8 K的铁磁状态或有时根本没有铁磁状态，因此它成为一个争论。我们解决这些问题，通过计算铁磁窗口，$T_C$与$p$，在一个$t-t'$近藤晶格模型使用自旋费米子蒙特卡罗方法在一个简单的立方晶格。我们利用下一个最近邻跳频$t'$来调整自由载流子的离域程度，并表明载流子局域化（离域）显着扩大（收缩）铁磁窗口与最佳$T_C$的减少（增强）。我们连接我们的结果与实验结果，并试图了解在GaMnN铁磁性的模糊性。
2020-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Suppression of carrier induced ferromagnetism by composition and spin fluctuations in diluted magnetic semiconductors
我们提出了一种方法来考虑空间（组成）和热波动的“无序”磁模型（如海森堡，伊辛）与给定的空间依赖性的磁自旋相互作用。我们的方法是基于引入波动分子场（而不是平均场）之间的自旋作用。自洽地导出了上述场的分布函数。在一般情况下，该函数不是高斯函数，后者的渐近性仅发生在足够大的自旋（磁性离子）浓度$n_i$。我们的方法允许导出的临界温度$T_c$的铁磁相变相对于上述波动的方程。我们将我们的理论应用于分析组分涨落对具有RKKY间接自旋-自旋相互作用的稀磁半导体（DMS）中$T_c$的影响。
2001-06-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of Carrier-Induced Ferromagnetism in Diluted Magnetic Semiconductors
本文分析了目前文献中对无序磁性离子系统中载流子感生铁磁性问题的两种不同的近似方法，一种是基于交换平均场的自洽方法，另一种是基于RKKY相互作用的近似方法。我们在精确可解模型的框架下的计算表明，两种不同的贡献系统的磁特性代表这些方法。一个源于载体-离子交换相互作用的对角部分，其对应于平均场近似。另一个源于描述离子自旋通过自由载流子相互作用的非对角部分。这两种贡献可以负责不同的磁性，所以上述方法是互补的，而不是替代。提出了一种通用的方法，并与不同的近似所考虑的问题进行比较。
1999-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Mean-field approach to ferromagnetism in (III,Mn)V diluted magnetic semiconductors at low carrier densities
我们提出了一个详细的研究，在平均场近似下，III-V族稀磁半导体的杂质带模型。这样的模型应该是相关的低载流子密度，下面和附近的金属-绝缘体过渡。位置无序的磁性杂质内的主机半导体示出具有可观察到的后果的磁化曲线的形状。低于临界温度的磁化强度是空间不均匀的，导致非常不寻常的温度依赖性的平均磁化强度以及比热。无序也被发现提高铁磁转变温度。不寻常的自旋和电荷输运的暗示。
2001-11-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Insulating, Doped Diluted Magnetic Semiconductors
我们报告的掺杂，稀磁半导体在低载流子密度（绝缘）制度的Monte Carlo研究结果。我们发现，该系统经历了一个转变，从高温下的顺磁体在低温下的铁磁体。然而，与均匀系统形成强烈对比的是，无序效应支配整个集体行为，导致非常非常规的性质，例如（1）不能用基于临界涨落的理论或基于在相图的任何重要部分上的自旋波分析的理论描述的磁化曲线;（2）远低于有序温度的磁化率的大峰值;（3）比热曲线指出了自旋为5/2的Mn离子的经典Heisenberg模型的不足。一幅磁极化子的图像似乎很好地描述了数据，并导致了一个处方，用于校正经典连续自旋模型的非物理结果的离散矢量模型。
2000-09-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale inhomogeneities: A new path toward high Curie temperature ferromagnetism in diluted materials
室温铁磁性是当今新兴的自旋电子学领域中最受关注的课题之一。人们强烈认为，无缺陷和无不均匀性的样品生长应该是实现室温铁磁性的最佳途径，并且为了尽可能“干净”地生长样品做出了巨大的努力。然而，到目前为止，在稀释制度，它一直难以获得居里温度大于在良好退火的样品（Ga，Mn）As（$\sim$ 190 K为12%的掺杂）。在目前的工作中，我们提出了一个创新的路径，在稀磁半导体室温铁磁性。我们从理论上表明，即使是一个非常小的浓度的纳米级不均匀性可以导致一个巨大的推动临界温度：高达1600%的增加相比，均匀的情况下。除了一个非常详细的分析，我们还给出了一个合理的解释，观察到的（Ga，Mn）N的临界温度的变化范围很大，并提供了一个更好的理解可能的起源非常高的居里温度偶尔测量在某些情况下。纳米级团簇夹杂物的有序温度的巨大增加，应该开辟了一个新的方向，对自旋电子功能相关的材料的合成。
2012-01-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Characterization of Magnetic Components in the Diluted Magnetic Semiconductor Zn$_{1-x}$Co$_x$O by X-ray Magnetic Circular Dichroism
我们报告的结果X射线吸收（XAS），X射线磁圆二色性（XMCD），和光电子实验{\it n}型锌$_{1-x}$钴$_x$ O（$x=0.05$）薄膜，这表明在室温下的铁磁性。的XMCD光谱显示的多重态结构，由氧四面体配位的钴$^{2+}$离子的特征，这表明铁磁性来自Co离子取代锌网站在ZnO。的磁场和温度依赖性的XMCD谱意味着非铁磁性的Co离子之间的强反铁磁耦合。
2005-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Theory of carrier mediated ferromagnetism in dilute magnetic oxides
根据文献报道的实验证据，我们分析了稀磁氧化物半导体中载流子介导的铁磁性的起源。我们提出，在较低的温度和Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida铁磁性在较高的温度下的磁极化子的渗流相结合，可能是非常高的临界温度测量（高达~700 K）的原因。
2006-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic mechanism for high temperature ferromagnetism in GaMnN
近年来，由于稀磁半导体对自旋电子器件的技术影响，人们致力于在室温下合成具有铁磁特性的稀磁半导体。在2001年成功地生长GaMnN薄膜显示室温铁磁性和p型导电性已被报道。当Mn含量为5.7%时，居里温度为940K，是稀磁半导体中最高的。然而，铁磁行为背后的电子机制仍然存在争议。在这里，我们使用铁磁样品显示实验证据，即Mn原子以替代方式溶解到GAN晶格中，并且它们表现出+2（多数）和+3（少数）的混合价态。p型载流子密度在非常低的温度下显著降低。同时，磁化强度急剧下降。结果表明，Mn原子间的铁磁耦合是由Mn带隙中的空穴介导的。
2005-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Towards diluted magnetism in TaAs
外尔半金属的磁性是研究磁矩与外尔费米子之间相互作用的理想材料，例如探索反常的量子霍尔现象。在这里，我们证明了质子辐照是一种有效的工具，诱导外尔半金属TaAs的铁磁性。观察到的内禀磁性的转变温度高于室温。发现d态的磁矩局域在Ta原子周围。此外，第一性原理计算表明，局域在As空位最近邻Ta原子上的d态对所观测到的磁矩和长程磁序起作用.结果表明，在Weyl半金属中诱导铁磁性是可行的，这将有助于该材料在自旋电子学中的应用。
2017-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in 2p Light Element-Doped II-oxide and III-nitride Semiconductors
本文研究了掺有102 p轻元素的Ⅱ-氧化物和Ⅲ-氮化物半导体作为潜在的稀磁半导体。基于我们的第一性原理计算，氮掺杂的ZnO，碳掺杂的ZnO，和碳掺杂的AlN被预测为铁磁性。这类DMS材料的铁磁性可以归因于类p-d交换的p-p耦合相互作用，这种相互作用是由杂质（类p t_2）和价（p）态之间相似的对称性和波函数引起的。我们还提出了一种共掺杂机制，使用铍和氮作为掺杂剂在ZnO中，以增强铁磁耦合，并增加溶解度和活性。
2007-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure, exchange interactions and Curie temperature in diluted III-V magnetic semiconductors: (GaCr)As, (GaMn)As, (GaFe)As
我们完成了我们早期（Phys. Rev. B，{ \bf 66}，134435（2002））对（GaMn）As的电子结构、交换相互作用和居里温度的研究，并将研究扩展到另外两种稀磁半导体（GaCr）As和（GaFe）As。研究了四种浓度的3d杂质：25%、12.5%、6.25%、3.125%。发现（GaCr）As和（GaMn）As具有许多相似的特征。两者都是半金属和铁磁性，具有相似的原子间交换相互作用性质和相同的居里温度范围。在这两个系统中，载流子的存在对于建立铁磁有序是至关重要的。两个系统之间的一个重要区别在于对载流子数量变化的依赖性。发现（GaMn）As中的铁磁性对施主缺陷的存在非常敏感，如As $_{\rm Ga}$反位。另一方面，居里温度的（GaCr）As依赖于这种类型的缺陷的存在，而弱，但强烈地减少与电子的数量。我们发现3d原子之间的交换相互作用，使（GaCr）As和（GaMn）As的铁磁性的主要贡献，并提出了一个负责这些相互作用的交换路径。发现（GaFe）As的性质与（GaCr）As和（GaMn）As的性质有很大不同。（GaFe）As没有显示出铁磁性的趋势，并且不是半金属的，这使得该系统不适合用于自旋电子半导体器件。
2003-05-08 cond-mat.mtrl-sci
X-ray Anomalous Scattering of Diluted Magnetic Oxide Semiconductors: Possible Evidence of Lattice Deformation for High Temperature Ferromagnetism
我们研究了在金红石型和金红石型Ti_{1-x} $Co$ _{x} $O$ _{2-delta} $ thin films that exhibit room-temperature ferromagnetism. Intensities of the x-ray Bragg reflection from the films were measured around the $ K $-absorption-edge of Co. If the Co ions randomly substitute on the Ti sites, the intensity should exhibit an anomaly due to the anomalous dispersion of the atomic scattering factor of Co. However, none of the anatase and rutile samples did exhibit an anomaly, unambiguously showing that the Co ions in Ti$ _{1-x} $Co$ _{x} $O$ _{2-delta} $ are not exactly located at the Ti sites of TiO$ _2 $. The absence …
2007-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Europium nitride: A novel diluted magnetic semiconductor
氮化铕是半导体的并且含有非磁性的Eu 3+，但是亚化学计量的EuN具有处于2+和3+电荷状态的混合的Eu。结果表明，在15- 20%EuN ~（2+）浓度附近，EuN是铁磁性的，居里温度高达120 K。3 + ~的极化遵循2+的极化，证实了EuN的铁磁性是固有的，因此EuN是一种新型的稀磁半导体。运输测量揭示了可能的交换机制。
2013-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic transition metal implanted ZnO: a diluted magnetic semiconductor?
最近的理论工作预测，一些半导体（如ZnO）掺杂磁性离子是稀磁半导体（DMS）。在DMS中，磁性离子取代了主体半导体的阳离子位置，并通过自由载流子耦合，从而产生铁磁性。由于磁性离子在半导体基质中的固溶度限制，产生DMS材料的主要障碍之一是形成第二相。在我们的研究中，过渡金属离子注入到ZnO单晶的峰值浓度为0.5-10原子%。我们建立了结构和磁性之间的相关性。通过同步辐射X射线衍射（XRD），观察到第二相（Fe、Ni、Co和铁氧体纳米晶体），并已被确定为铁磁性的来源。由于它们相对于主体晶体的不同结晶取向，这些纳米晶体在某些情况下非常难以通过简单的Bragg-Brentano扫描检测到。这导致了使用XRD来排除DMS材料中的次级相形成的缺陷。作为比较，稀释在ZnO膜中的Co的溶解度范围在10和40原子%之间使用不同的生长条件脉冲激光沉积。这种稀释的Co掺杂的ZnO薄膜显示出顺磁性行为。然而，只有Co掺杂的ZnO薄膜的磁电阻揭示了可能的s-d交换相互作用相比，Co注入ZnO单晶。
2009-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Function of Diluted Magnetic Semiconductors in the Infrared Regime
我们提出了一个研究的金属（III，Mn）V稀磁半导体在红外区的介电函数。我们的理论方法是基于动力学交换模型的载体诱导（III，Mn）V铁磁性。的介电函数计算内的随机相位近似，在此金属制度，我们处理的无序效应微扰和热效应的平均场近似。我们还讨论了这种计算的影响载流子浓度测量从光学f-求和规则和分析的等离子体声子耦合模式的拉曼光谱。
2004-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Electric Field Effect in Diluted Magnetic Insulator Anatase Co:TiO2
在外延和绝缘的稀掺钴纳米TiO 2薄膜中实现了外部电场诱导的室温磁矩的可逆调制。在（001）LaAlO 3上生长的PbZr0.2Ti0.8O3/Co：TiO 2/SrRuO 3的高质量外延异质结构中实现了在任何氧化物基稀铁磁体中的电场效应的第一个演示。观察到的效果，这是在给定的异质结构的强度约15%，可以在几个周期调制。讨论了电场对绝缘铁磁调制的可能机制。
2004-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for the intrinsic ferromagnetism of semiconductor (Ga,Cr)As revealed by magnetic circular dichroism
为了明确（Ga，Cr）As是否为本征稀磁半导体，对低温分子束外延生长的（Ga，Cr）As外延层的磁圆二色性进行了系统的研究。目前的工作提供了明确的证据，本征铁磁性的（Ga，Cr）As外延层的所有必要的性质，按照一个稀磁半导体，特别是磁滞特性，这是开放的磁场依赖MCD。
2007-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Temperature and magnetization-dependent band-gap renormalization and optical many-body effects in diluted magnetic semiconductors
计算了典型稀磁半导体GaMnAs在最佳掺杂金属态下的库仑相互作用诱导的密度、温度和磁化强度依赖的多体带隙重整化随载流子密度和温度的变化.我们发现一个大的（约0.1 eV）带隙重整化，这是增强的铁磁过渡。我们还计算了杂质散射对带隙变窄的影响。我们认为，温度，磁化强度和密度相关的带隙重整化可以作为一个实验探针，以确定价带或杂质带的载流子铁磁性的性质。
2005-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures and ferromagnetism in transition metals codoped ZnO
本文研究了ZnO基稀磁半导体：（Fe，Co）和（Fe，Cu）共掺杂ZnO的电子结构和磁性。铁磁性的起源被证明是不同的两个。(Fe，Co）共掺杂的ZnO不具有Fe-O-Co铁磁团簇形成的趋势，因此双交换机制将是无效的。而（Fe，Cu）共掺杂的ZnO由于Fe和Cu之间的电荷转移，有形成Fe-O-Cu铁磁团簇形成的趋势，通过双交换机制产生铁磁性。（Fe，Cu）共掺杂ZnO的基态为铁磁性，接近半金属态。
2003-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Hole-hole correlation effects on magnetic properties of Mn$_x$III$_{1-x}$V diluted magnetic semiconductors
平均场论是研究Mn $_x$ III $_{1-x}$ V稀磁半导体载流子感生铁磁性的一个有用的出发点。这些系统的详细描述需要包括多体空穴系统中的相关性。本文讨论了巡游载流子之间的关联对Mn、$_x$ III、$_{1-x}$ V和磁性半导体量子阱的磁性的影响。所提出的结果是使用抛物线带近似，我们还得到了多体微扰技术，允许考虑在现实的半导体价带的空穴-空穴相关性。
2001-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the nature of carrier mediated ferromagnetism in diluted magnetic semiconductors
在稀磁半导体（DMS）领域经过十多年的深入研究后，铁磁性的本质和起源，特别是在III-V族化合物中仍然存在争议。许多问题和未决问题正在激烈辩论中。为什么经过这么多年的研究，Mn掺杂GaAs仍然是掺杂过渡金属（TM）杂质的III-V族材料中居里温度最高的候选材料？人们如何理解这些温度比空穴掺杂的（Zn，Mn）Te或（Cd，Mn）Se的温度大几乎两个数量级？在稀磁状态下，室温铁磁性是否有任何内在的限制或希望达到？如何解释（Ga，Mn）As与金属-绝缘体转变的接近，以及II-VI族化合物中的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）耦合到（Ga，Mn）N中的双交换类型的变化？尽管基于密度泛函理论的研究取得了巨大成功，准确地提供了各种化合物的临界温度，但直到最近，仍然缺少一种理论，可以提供一个连贯的图像和对基础物理的理解。最近，在一个极小模型内，已经可以表明，在物理参数中，关键的一个是TM受体能级的位置。通过调整该参数的值，人们能够定量地解释在一个广泛的家庭DMS的磁性和输运性质。我们将看到，该极小模型特别解释了（Zn，Mn）Te/（Cd，Mn）Te中交换的RKKY性质和（Ga，Mn）N中的双交换类型，同时解释了（Ga，Mn）As在II-VI和III-V DMS中表现出最高临界温度的原因。
2015-11-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
A story of high-temperature ferromagnetism in semiconductors
对多功能材料的全面研究导致了半导体和氧化物的发现，这些半导体和氧化物显示出在室温下持续存在的铁磁性特征。在本教程审查这些材料的合成方法，以及元素特定的纳米分析工具的应用，特别是涉及同步辐射和电子显微镜，描述和显示，揭示纳米尺度相分离的存在。讨论了控制磁性阳离子聚集的各种方法以及凝聚或稀磁半导体的铁磁性的机制。最后，在不含磁性离子的半导体中是否可能存在高温铁磁性的问题也被提及。
2011-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Non-DMS related ferromagnetism in transition metal doped zinc oxide
我们回顾了最近的努力，使一个传统的半导体，即ZnO，铁磁性的过渡金属离子掺杂的手段陷阱。由于这些元素的溶解度相当低，在低温处理时形成第二相和产生缺陷会导致不希望的磁效应。其中，离子注入是一种掺杂方法，非常适合研究这些效应。通过主要集中在Fe，Co或Ni注入ZnO单晶，我们表明，有多种来源的铁磁性在这种材料中，很容易混淆的铁磁稀磁半导体（DMS）的形成。我们将集中讨论金属和氧化物沉淀物及其鉴别的困难。
2009-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Doping Dependent Changes in Nitrogen 2$p$ States in the Diluted Magnetic Semiconductor Ga$_{1-x}$Cr$_{x}$N
本文研究了最近发现的稀磁半导体Ga $_{1-x}$ Cr $_{x}$ N（$x$ = 0.01-0.10）的电子结构。利用N1 $s$软X射线发射谱和吸收谱分别对主体晶格中$occupied$和$unoccupied$配体（N）的分能态密度（DOS）的变化进行了系统的研究。X射线吸收测量证实了纤锌矿N2 $p$ DOS和置换掺杂的Cr到Ga的网站。Ga $_{1-x}$ Cr $_{x}$ N的$occupied$和$unoccupied$ N 2 $p$特征DOS的耦合变化确定了与能带结构计算一致的负责铁磁性的状态。
2004-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Crystalline Ni nanoparticles as the origin of ferromagnetism in Ni implanted ZnO crystals
本文报道了在623 K下注入10原子的ZnO单晶的结构和磁性。%的Ni。X射线衍射分析表明，在ZnO内部形成了晶态fcc-Ni纳米粒子。所有样品的磁性行为（磁场反转和不同的温度协议磁化）很好地解释了磁性镍纳米颗粒系统。虽然不能排除Ni：ZnO基稀磁半导体的形成，但对磁性能的主要贡献源于在这些注入条件下合成的结晶纳米颗粒。
2006-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Precise tuning of the Curie temperature of (Ga,Mn)As-based magnetic semiconductors by hole compensation: Support for valence-band ferromagnetism
对于原型稀释铁磁半导体（Ga，Mn）As，存在关于费米能级附近的电子状态的基本关注，即，费米能级是位于由Mn掺杂得到的充分分离的杂质带中（杂质带模型）还是位于已经与Mn得到的杂质带合并的价带中（价带模型）。我们研究这个问题，仔细移动费米能级的载流子补偿的手段。我们使用氦离子注入，一种标准的工业技术，精确地补偿GaAs基稀铁磁半导体的空穴掺杂，同时保持Mn浓度恒定。我们监测居里温度（$T_C$）和电导率的变化。对于包括具有不同Mn和P浓度的（Ga，Mn）As和（Ga，Mn）（As，P）的宽范围的样品，我们观察到在宽的温度范围内当导电从金属变为绝缘时，具有载流子补偿的$T_C$的平滑减小。在高补偿样品中也证实了低于10K的$T_C$的存在。我们的实验结果很自然地解释了价带图片。
2016-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Low temperature ferromagnetic properties of the diluted magnetic semiconductor Sb2-xCrxTe3
研究了Sb_（2-x）Cr_xTe_3（0 <= x <= 0.095）单晶在2K到300 K温度范围内的磁输运和电输运性质。铁磁状态在这些晶体中在低温下发展，居里温度与x成比例（x > 0.014），当x = 0.095时达到最大值20 K。在磁化和霍尔效应测量中观察到对于平行于c轴的外加场的TC以下的滞后。磁性以及运输数据表明，铬采取3+（3d 3）价态，取代锑在主机晶格结构，并没有显着影响的背景空穴浓度。对反常霍尔效应的分析表明，斜散射是其存在的原因。这些结果拓宽了V2-VI 3稀磁半导体（DMS）和铁磁DMS结构的铁磁性范围
2004-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Diluted magnetism in Mn doped SrZnO2 single crystals
研究了Mn和Cu掺杂的SrZnO_2单晶（SrZn0.99Mn0.01O_2和SrZn0.99Cu0.01O_2）的磁性。我们观察到的签名弱铁磁性的磁化率低于5 K的急剧增加，即使在低百分比（x= 0.01）的Mn取代单晶。平行或垂直于ab平面测量的磁化率数据产生各向异性行为，居里-外斯温度分别为约-320 K和-410 K，表明在高温下Mn原子之间存在强反铁磁耦合，类似于Mn掺杂的ZnO和Fe掺杂的BaTiO 3样品。而SrZn 0.99Cu 0.01 O2晶体在2K以下表现出顺磁性。
2014-10-14 cond-mat.mtrl-sci
(Sr,Na)(Zn,Mn)2As2: A new diluted ferromagnetic semiconductor with the hexagonal CaAl2Si2 type structure
报道了一种新的稀磁半导体（Sr，Na）（Zn，Mn）_2As_2，它通过Sr/Na和Zn/Mn替代分别实现了电荷和自旋的解耦，区别于传统的（Ga，Mn）As同时实现了电荷和自旋的解耦.与最近报道的铁磁性（Ba，K）（Zn，Mn）2As 2不同，该材料结晶为六方CaAl 2Si 2型结构。居里温度高达20 K的铁磁性已观察到从磁化。μ子自旋弛豫测量表明，这个新系统的Mn时刻之间的交换相互作用可能是不同的早期DMS系统。该系统为研究稀磁半导体的铁磁性提供了重要手段。
2014-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Possible d0 ferromagnetism in MgO doped with nitrogen
研究了掺氮MgO化合物中d 0铁磁性的可能性。紧束缚近似下的Haldane-Anderson杂质模型制定确定主机能带结构和杂质主机杂化。使用量子蒙特卡罗技术，我们观察到一个有限的本地的N杂质的时刻，和两个N杂质之间的长程铁磁关联。杂质束缚态对铁磁关联有很强的影响。当一对杂质之间的铁磁关联映射到各向同性海森堡模型的两个自旋12粒子，有效的交换常数J12被发现随温度的升高而增加。在其他稀磁半导体中也得到了类似的J12的温度依赖性，例如掺杂Mn的锌掺杂ZnO。J_（12）的温度依赖性表明，至少在低杂质自旋的极限下，全哈密顿量到自旋哈密顿量的映射不能完全描述稀磁半导体的磁关联.
2008-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
