Electrical anisotropy of heteroepitaxial InSb/GaAs layers
本文报道了InSb/GaAs（001）异质外延层在[1 - 10]和[1-10]晶向上的电学和结构性质的研究。在低磁场下测得的电子输运参数具有很强的各向异性，而通过Shubnikov-de Haas振荡研究的InSb体层的电输运与晶体学方向无关。InSb薄膜的低场电各向异性似乎是由两个竞争性的各向异性效应：自发形成的In纳米团簇不均匀分布在InSb层内的影响和通过具有高各向异性密度的扩展缺陷的近界面层的导电性。
2013-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Spatial structure of an individual Mn acceptor in GaAs
利用扫描隧道显微镜在室温下对束缚于GaAs中单个Mn受体的空穴的波函数进行了空间映射，观察到了各向异性的十字形结构.的空间结构进行了比较，从一个简单的功能，有效质量模型，并从紧束缚模型。这表明GaAs晶体的立方对称性引起的各向异性产生了空穴波函数的十字形。因此，由这种空穴介导的GaMnAs中Mn掺杂剂之间的耦合将是高度各向异性的。
2004-02-01 cond-mat.mtrl-sci
How Silicon and Boron Dopants Govern the Cryogenic Scintillation Properties of N-type GaAs
本文首次报道了硅和硼的浓度对n型GaAs低温闪烁特性的影响。结果表明，价带空穴被迅速捕获在辐射中心，然后以随自由载流子密度增加的速率与硅施主带电子辐射结合。它还提出了在X射线激发下有效发光所需的硅和硼浓度范围，以及其低带隙和明显没有余辉，使掺杂GaAs适合于检测来自相互作用的暗物质粒子的稀有低能电子激发。共研究了来自四个不同供应商的29个样品。测量了中心在860、930、1070和1335 nm的四个主要发射带以及总发射的亮度和定时响应。由超快激光驱动的光激发X射线管提供40 kVp X射线的激发脉冲。使用InGaAs光电倍增管测量800至1350 nm的闪烁发射。在自由载流子浓度为2 x 10^16/cm 3至6 x 10^17/cm 3，硼浓度为1.5 x 10^18/cm 3至6 x 10^18/cm 3的范围内，9个样品的亮度> 70光子/keV，2个样品的亮度> 110光子/keV。在这个范围内的其他样品由于非辐射中心的浓度较高而具有较低的光度。随着自由载流子浓度从10^17/cm 3增加到2 x 10^18/cm 3，衰减时间通常会减少10倍。
2020-12-14 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
Tunneling Anisotropic Spin Polarization in lateral (Ga,Mn)As/GaAs spin Esaki diode devices
本文报道了采用$p^{+}-$（Ga，Mn）As/ $n^{+}-$ GaAs Esaki二极管结构作为自旋对准接触的横向全半导体全电自旋注入器件中自旋极化的各向异性，这是由于自旋隧穿效率对自旋取向的依赖性。我们观察到$~8%$的面内各向异性的情况下，无论是沿$[1\bar{1}0]$或$[110]$方向和$~25%$面内和平行于平面的自旋取向之间的自旋取向。
2009-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy of singly Mn-doped InAs/GaAs quantum dots
本文报道了在纵向和垂直于光轴的磁场中，Mn单原子掺杂的InAs/GaAs量子点的显微光致发光谱。在这两种情况下，正三离子（X+）的光谱特征被发现分裂成强圆偏振分量，在垂直磁场中的效果非常令人惊讶。场致分裂归因于Mn杂质产生的中性受主复合物A0的横向塞曼分裂，而圆形光学选择规则则是由于p-d交换作为一个非常强的纵向磁场抑制量子点重空穴基态的横向场的自旋混合。自旋相互作用的理论模型，其中包括（i）的局部应变各向异性所经历的受主能级和（ii）的各向异性交换，由于偏离中心的Mn位置提供了一个非常好的协议与我们的观察。
2009-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Cross-sectional STM of Mn-doped GaAs: theory and experiment
我们报道了第一性原理计算的能量和模拟的扫描隧道显微镜（STM）图像附近的GaAs（110）表面的Mn掺杂，并比较了结果与横截面的STM图像。这里考虑的Mn配置包括在靠近表面的前三层中的取代基、非取代基以及取代基和非取代基的复合物。基于模拟和实验图像的详细比较，我们确定了三种类型的Mn配置成像在表面：（1）单一的Mn替代，（2）对Mn替代，和（3）Mn替代和替代的复合物。
2003-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy of epitaxial (Ga,Mn)As on (113)A GaAs
用超导量子干涉仪（SQUID）、铁磁共振（FMR）和磁光效应研究了分子束外延（113）A（Ga，Mn）As层的磁各向异性随温度的变化。考虑立方和两种单轴磁各向异性的实验结果。立方和单轴各向异性常数的大小被发现是成比例的饱和磁化强度的第四和第二的权力，分别。与（001）样品的情况类似，在25 K附近观察到自旋重取向从高温下沿[-1，1，0]方向的单轴各向异性转变为低温下的双轴<100>各向异性。各向异性常数的测定值已被铁磁共振研究所证实。如极性磁光克尔效应的研究所证明的，磁各向异性的特定组合允许面外磁化分量被面内磁场反转。p-d齐纳模型内的理论计算解释了外延应变引起的平面外单轴各向异性常数的大小，但不能令人满意地解释立方各向异性常数。与此同时，研究结果指出存在一个额外的单轴各向异性的未知来源。类似于（001）薄膜的情况，这种额外的各向异性可以通过假设存在剪切应变来解释。然而，与（001）样品相比，该附加应变具有（001）面外特征。
2010-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Nature of the Perpendicular-to-Parallel Spin Reorientation in a Mn-doped GaAs Quantum Well: Canting or Phase Separation?
众所周知，压应变Mn掺杂GaAs薄膜中的磁各向异性随着空穴浓度$p$的增加而从垂直变为平行。我们研究了这种重取向转变在T=0的量子阱与Mn杂质局限于一个单一的平面。随着$p$的增加，使能量$E$最小化的角度$θ$在$p$的某个范围内从0（垂直各向异性）连续增加到$π/2$（平行各向异性）。$\Emin (p)$的形状表明，量子阱变得相分离，其中包含低空穴浓度和垂直矩的区域与包含高空穴浓度和平行矩的其它区域穿插。然而，由于与相分离相关的库仑能量消耗，过渡区中的真实磁状态与$0 < θ< π/2$倾斜。
2007-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnetocrystalline anisotropy and uniaxiality of MnAs/GaAs(100) films
本文研究了GaAs（100）衬底上外延生长的MnAs薄膜的磁性。我们解决的磁矩，铁磁转变温度（$T_c$）和磁晶各向异性常数对外延条件的依赖性。从彻底的结构和磁性的调查，我们的研究结果表明，在MnAs薄膜的应变和磁性能之间的关系比一个简单的拉伸/压缩的晶胞轴更复杂。虽然各向异性常数略有增加，但饱和时磁矩的增强是显著的。X-射线磁性圆二色性结果表明自旋和轨道矩的行为与$T_c$的结构转变一致。特别是，我们发现，轨道自旋矩的比例显示出显着增加的铁磁$α$ -和顺磁$β$ -相的共存区域，结果是很好地符合所观察到的增加的$c/a$ -比在相同的温度区域。的\textit{ab initio}密度泛函计算表明，磁性能是更敏感的面内轴的变化相比，面外轴的变化，这是解释的能带结构的分析。用\textit{ab initio}动力学平均场论计算了MnAs中的电子关联效应。
2010-12-21 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the magnetic anisotropy of ultrathin B-, C-, and N-doped FeCo films
本文采用DFT方法系统研究了B、C、N掺杂对九层FeCo薄膜磁各向异性和磁化强度的影响，揭示了掺杂原子对局域磁矩及层间磁性能的调控机制。
2023-10-18 cond-mat.mtrl-sci
DFT+U Investigation of magnetocrystalline anisotropy of Mn-doped transition-metal dichalcogenides monolayers
掺杂的过渡金属二硫属化物单层膜表现出令人兴奋的磁性，有利于二维自旋电子器件。采用密度泛函理论（DFT）结合Hubbard型修正（DFT $+U$）来解释电子相关，研究了Mn掺杂MS $_2$（M=Mo，W）单分子膜的磁晶各向异性能（MAE）.在Mn掺杂WS $_2$（MoS $_2$）单层的情况下，单个隔离的Mn掺杂剂表现出35 meV（8 meV）的大的垂直磁各向异性。该值源于Mn面内轨道由于自旋-轨道耦合引起的简并提升。在成对掺杂中，与单一Mn掺杂相比，磁化易轴改变为具有弱MAE的面内方向。我们的研究结果表明，稀释的Mn掺杂MS $_2$单层，其中Mn掺杂剂被很好地分离，可能是一个潜在的候选人实现最终的纳米磁体单元。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Origin of in-plane uniaxial magnetic anisotropy in CoFeB amorphous ferromagnetic thin-films
描述单轴磁各向异性（UMA）的起源在单晶以外的系统中通常是有问题的。我们证明了在GaAs（001）上的非晶CoFeB膜中的面内UMA具有GaAs（001）上的铁磁膜中的界面各向异性的预期对称性，但强度与膜厚度无关，而不是成反比。我们发现，这个体积UMA是一致的键取向的各向异性，通过非晶膜的厚度传播的界面诱导UMA。它是如何解释的，在一般情况下，这种机制可以描述的起源在非晶铁磁薄膜的面内UMA。
2011-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen as the best interstitial dopant among $X$=B, C, N, O and F for strong permanent magnet NdFe$_{11}$Ti$X$: First-principles study
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了NdFe $_{11}$ Ti $X$的磁性，其中$X$ =B，C，N，O，F.其母体化合物NdFe $_{11}$ Ti具有ThMn $_{12}$结构，其具有空间群$I4/mmm$，No.139的对称性。通过在ThMn $_{12}$结构的$2b$位点处掺杂B、C、N、O和F，磁化强度增加。对于$X$ =N、O、F，增加的量大于对于$X$ =B、C。另一方面，控制Nd $4f$磁矩的轴向磁各向异性的晶场参数$\langle r^{2} \rangle A_{0}^{2}$不同地取决于掺杂剂。随着原子序数从$X$ =B开始增加，$\langle r^{2} \rangle A_{0}^{2}$增加，在$X$ =N时达到最大值，然后转向减小。这表明，在NdFe $_{11}$ Ti $X$中，就磁化强度和各向异性而言，氮是B、C、N、O和F中用于永磁体的最合适的掺杂剂。通过对NdFe $_{11}$ Ti $X$的电子结构的详细分析，解释了上述计算结果.
2015-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Measurement of spin waves and activation volumes in superparamagnetic Fe films on GaAs(100)
在Fe/GaAs（100）超薄薄膜中，在自发零场磁化强度为零的温度下观察到自旋波频率。薄膜具有良好的晶体结构，即使不存在零场自旋波能隙，磁各向异性效应也很明显。给出了一个超顺磁模型，其中的膜被视为一个网络的非相互作用的单畴磁岛的分析。自旋波分析提供了一种手段，从涉及各向异性和岛体积的产品中分离出各向异性参数的测量值。以这种方式，与超顺磁性岛的激活体积的测量获得不同的Fe膜厚度。结果表明，岛的横向面积随膜厚的增加而增加。
2005-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Magnetism of Perpendicularly Magnetized MnxGa Epitaxial Films on GaAs for Practical Applications
Mn_xGa薄膜具有高垂直各向异性、高矫顽力和高能量积，在超高密度垂直记录、永磁体、自旋转移矩存储器和振荡器、磁阻传感器以及铁磁金属/半导体异质结器件等方面具有巨大的应用潜力。在这里，我们提出了一个全面的图表，通过使用分子束外延生长在III-V族半导体GaAs上的垂直磁化MnxGa薄膜的有效磁性剪裁的第一次，通过系统地调查宽范围的组合物和详细的生长后退火效应。我们发现，（001）取向的MnxGa薄膜与L10或D 022有序可以在GaAs上结晶在一个非常宽的组成范围从x=0.76到2.6。L10有序MnxGa薄膜具有强的磁化强度、高的磁阻比、巨大的垂直各向异性、高的本征和非本征磁致伸缩率以及大的能量积，这些特性使得这种材料在垂直磁纪录、高性能自旋电子器件和永磁体等方面具有良好的应用前景。相比之下，D 022有序薄膜表现出较低的垂直各向异性和较弱的磁性。生长后退火的MnxGa薄膜的研究表明，高的热稳定性高达450 ℃，和有效的剪裁的磁性可以通过延长退火在450 ℃。这些结果将有助于理解这种材料和设计新的自旋电子器件的具体实际应用。
2013-01-13 cond-mat.mtrl-sci
GaMnAs grown on (311) GaAs substrates: modified Mn incorporation and new magnetic anisotropies
本文详细研究了在（311）A和（311）B GaAs衬底上生长的Ga_（0.91）Mn_（0.09）As薄膜的结构、磁性和磁输运性质。（311）B材料的高居里温度和空穴密度与在相同生长条件下在（001）GaAs上生长的GaMnAs材料相当，而（311）A材料的高居里温度和空穴密度要低得多。我们发现Mn掺入对于（311）B比对于（001）更有效并且对于（311）A显著更低效的证据，这与这些表面上的键合一致。这表明在（311）B上生长可能是提高GaMnAs中居里温度的途径。观察到（311）材料的双轴磁各向异性，易磁化轴沿面外方向[010]和[001]。还观察到另外的单轴面内各向异性，对于（311）A材料，易轴沿着，并且对于（311）B材料，易轴沿着。这一新的观测结果对于解决GaMnAs（001）单轴各向异性的起源这一悬而未决的问题具有重要意义。
2005-07-30 cond-mat.mtrl-sci
Migration of Mg and other interstitial metal dopants in GaN
采用密度泛函方法研究了Mg在纤锌矿GAN中的最小能量迁移路径。该研究还包括Li，Na和Be掺杂剂，以检查对掺杂剂种类的大小和电荷的依赖性。在所有考虑的情况下，杂质像离子一样扩散，没有任何局部电荷的趋势。Li、Mg和一定程度的Na在GAN中几乎各向同性地扩散，平均扩散势垒分别为1.1、2.1和2.5 eV。相反，被显示出显着的各向异性与能量势垒为0.76和1.88 eV的扩散路径垂直和平行于c轴。扩散势垒一般随离子电荷和离子半径的增加而增加，但它们之间的相互作用并不是微不足道的。计算的迁移势垒镁是一致的，在最近的β-发射通道实验中估计的值。
2017-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Heusler Superlattice Co2MnAl/Fe2MnAl with Perpendicular Magnetic Anisotropy and Termination-Dependent Half-Metallicity
单晶Heusler原子尺度的超晶格，已被预测表现出垂直磁各向异性和半金属已成功地通过分子束外延生长。在GaAs（001）、MgO（001）和Cr（001）/MgO（001）衬底上生长了由全Heusler Co $_2$ MnAl和Fe $_2$ MnAl组成的具有一到三个晶胞周期的超晶格。电子能量损失谱图证实了明显的隔离外延Heusler层与高钴或高铁浓度的样品生长在室温附近的GaAs（001）。用过量的铝生长的超晶格结构具有显著较低的薄膜形状各向异性，并导致在GaAs（001）上生长的样品在低于200 K的温度下的面外自旋重取向转变。基于同步辐射的自旋分辨光电子能谱发现，超晶格结构改善了体布里渊区中X点附近的费米能级自旋极化。在MgO（001）上生长的化学计量的Co $_2$ MnAl终止的超晶格具有95%的自旋极化，而纯Co $_2$ MnAl膜具有仅65%的自旋极化。
2018-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature ferromagnetism in monolayer WSe2 semiconductor via vanadium dopant
稀磁半导体包括Mn掺杂的GaAs在栅控自旋电子学中具有很大的应用前景，但其在室温下的长程铁磁有序居里转变至今仍存在争议。本文报道了用化学气相沉积法制备的V掺杂WSe_2半导体单层膜中具有长程序的室温铁磁畴。利用磁力显微镜在360 K下观察到铁磁有序结构，同时在0.1%V掺杂浓度下保持~105的高开/关电流比。通过高分辨率扫描透射电子显微镜观察，V-取代到W位点保持5 nm的V-V分离距离而没有V-V聚集，这意味着Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida相互作用（或Zener模型）通过在V掺杂的WSe 2单层中通过自由空穴载流子建立长程铁磁有序的可能性。更重要的是，铁磁顺序明显调制通过应用背栅。我们的研究结果打开了新的机会，使用二维过渡金属dichalcogenides为未来的自旋电子学。
2020-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Sn delta-doping in GaAs
我们已经制备了一些GaAs结构δ掺杂Sn使用众所周知的分子束外延生长技术。通过低温和高达38 T的高磁场下的磁输运实验，表征了对于宽范围的Sn掺杂密度获得的样品。霍尔效应和Shubnikov-de Haas测量表明，达到的电子密度高于其他δ掺杂剂，如Si和Be。由霍尔效应确定的最大载流子密度为8.4 × 10^13 cm^-2。对于所有样品，观察到几个Shubnikov-de Haas频率，表明多个子带的人口。通过测量δ层平面内的磁场的磁阻，确定了各子带的减少场。实验结果与自洽能带结构计算符合得很好。这些计算表明，在具有最高电子密度的样品中，L点处的导带也被填充。
1999-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Anisotropy of Single Mn Acceptors in GaAs in an External Magnetic Field
研究了外加磁场对GaAs（110）面附近单个Mn受主空穴态物理性质的影响。受体局域态密度（LDOS）的横截面扫描隧道显微镜图像表明，强各向异性空穴波函数不受高达6 T的磁场的显著影响。这些实验结果支持的理论计算的基础上紧束缚模型的Mn受主在GaAs。对于Mn受体的（110）表面和下面的亚表面，我们发现，施加磁场修改显着的磁各向异性景观。然而，受主空穴波函数强烈地局限于Mn周围，并且LDOS与Mn的磁矩方向完全无关。另一方面，对于放置在表面下方的较深层上的Mn受体，受体空穴波函数更加离域，并且相应的LDOS对Mn磁矩的方向更加敏感。然而，这些磁性杂质的磁各向异性能量很大（高达15 meV），并且10 T的磁场几乎不能改变形貌并使Mn磁矩的方向远离其易磁化轴旋转。我们预测，需要大得多的磁场，以观察一个显着的场依赖性的杂质位于几层以下的GaAs表面的隧穿电流。
2013-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detection of large magneto-anisotropy of electron spin dephasing in a high-mobility two-dimensional electron system in a $[001]$ GaAs/AlGaAs quantum well
在时间分辨法拉第旋转实验中，我们在掺杂$n$调制的GaAs/Al $_{0.3}$ Ga $_{0.7}$ As单量子阱中探测到电子自旋退相时间的面内各向异性。SDT用施加在GaAs量子阱的$[110]$和$[1\bar{1}0]$面内晶体方向上的$B\le 1$ T的磁场测量。对于沿$[1\bar{1}0]$的场，我们发现SDT比垂直方向大约2倍。考虑D'yakonov-Perel '和Bir-Aronov-Pikus机制，通过数值求解动力学自旋Bloch方程，进行了全微观计算，定量地再现了实验结果。这种数据的定量分析使我们能够确定我们样本中Rashba和Dresselhaus项的相对优势。此外，我们可以估计在$[110]$ {\em inplane}方向上排列的自旋的SDT为几纳秒的量级，这比在垂直{\em inplane}方向上的大两个数量级。
2007-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy and Morphology of Strained III-V Heteroepitaxial Films
III-V族半导体膜例如In $_x$ Ga $_{1-x}$ As/GaAs的应变相干异质外延具有用于电子和光电应用的潜力，例如高密度逻辑、量子计算架构、激光二极管和其它光电子器件。晶体对称性对这些膜的形态和它们的空间顺序有很大的影响。IV族应变异质结构的形成，例如沉积在Si上的Ge，通常使用基于Asaro-Tiller-Grinfeld不稳定性的分析模型来分析。然而，III-V族3D异质结构形成的控制动力学具有不同的对称性，并且更具各向异性。在表面能和扩散系数方面都出现了附加的各向异性。在这里，所产生的各向异性的管理动态研究的线性顺序。由此产生的可能的膜形态进行比较与实验观察到的在$_x$镓$_{1-x}$作为/GaAs薄膜。值得注意的是，它被发现，表面能各向异性起着至少一样重要的作用，表面扩散各向异性，如果不是更如此，在以前的假设相反。
2008-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization reversal and anomalous coercive field temperature dependence in MnAs epilayers grown on GaAs(100) and GaAs(111)B
研究了GaAs（100）和GaAs（111）两种不同衬底取向下MnAs外延层的磁性。我们分析了低温下磁场下的磁化反转，确定了薄膜的各向异性。结果，基于磁化循环的形状，建议这两种类型的样品的域运动机制。研究了薄膜的矫顽力与温度的关系，发现在T $>$ 200 K时，薄膜具有反常的重入行为。此功能是独立的基板取向和膜的厚度，并可能与新的钉扎中心的外观由于成核的$β$相在高温下。
2006-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Piezo-Voltage Manipulation of the Magnetization and Magnetic Reversal in Thin Fe Film
利用纵向磁光克尔显微镜对Fe/GaAs/压电换能器异质结中的面内磁反转和相应的磁畴结构进行了细致的研究。我们<100>在GaAs上生长的Fe薄膜中观察到立方磁各向异性和单轴磁各向异性共存。沿[110]取向的诱导变形可以有效地操纵沿单轴硬[110]轴施加的磁场的磁反转。通过在[100]方向施加磁场的压电电压，实现了磁反转过程中两跳磁化翻转到一跳磁化翻转的控制。在-75/75V下由压电电压引起的附加单轴各向异性为-1.400/1400 J/m3。
2014-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Energy renormalization and Mott transition in n-GaAs and n-GaN
本文研究了n-GaAs和纤锌矿型n-GaN中载流子有效质量的重正化和带隙变窄在较宽的温度和掺杂浓度范围内的变化。计算是基于格林函数形式主义。与以前的工作相反，我们考虑的区域以及以上的莫特过渡。特别注意施主子带的形成和莫特跃迁的条件。我们还考虑了光学声子引起的影响。后者强烈依赖于掺杂水平，因为动态筛选。结果表明，在n-GaN中可以设置三个特定的掺杂水平。它们分别对应于1）Mott跃迁，2）光学声子-等离子体激元的共振放大，3）光学声子的全动态屏蔽。与n-GaN的情况相反，由于n-GaAs具有较强的导带非抛物线性，不能实现全动态屏蔽效应。
2015-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-monotonic anisotropy in charge conduction induced by antiferrodistortive transition in metallic SrTiO$_{3}$
立方SrTiO $_{3}$在105 K以下变成四方晶。反铁磁畸变（AFD）畸变导致相邻TiO $_{6}$八面体的顺时针和逆时针旋转。这种绝缘体在引入极低浓度的n型掺杂剂时变成金属。然而，在电荷传导的结构相变的签名仍然难以捉摸。采用蒙哥马利技术，我们成功地解决了由AFD转变引起的电荷电导率的各向异性，在不同类型的掺杂剂的存在下。我们发现，轻微的晶格畸变（$<6 \times 10^{-4}$）引起的电荷电导率的百分之二十的各向异性，在能带计算的预期。单轴应变的应用放大了可检测的各向异性不利的三个可能的tetravel域之一。与所有其他已知的各向异性费米液体相比，各向异性对于弹性和非弹性散射具有相反的符号。增加掺杂剂的浓度导致AFD转变的温度向上或向下急剧转变。后者的结果提出了强有力的限制任何假设的作用所发挥的AFD软模式在形成的库珀对和超导性的出现在SrTiO $_3$。
2016-07-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Spatial structure of Mn-Mn acceptor pairs in GaAs
用截面扫描隧道显微镜对GaAs中Mn-Mn对的局域态密度进行了映射，并与基于自旋函数和紧束缚模型的理论计算结果进行了比较。这些测量和计算表明，即使在很短的Mn-Mn空间分离的交叉形状的Mn受体波函数在GaAs中仍然存在。Mn受体波函数的弹性高掺杂水平表明，铁磁性GaMnAs的杂质带形成的强烈影响。紧束缚和紧束缚模型预测类似的各向异性重叠的Mn波函数Mn-Mn对。这种各向异性意味着在不同取向的衬底上生长的Mn $δ$掺杂层的居里温度不同。
2005-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Charge manipulation and imaging of the Mn acceptor state in GaAs by Cross-sectional Scanning Tunneling Microscopy
在GaAs中的一个单独的Mn受体映射的横截面扫描隧道显微镜（X-STM）在室温下观察到一个强烈的各向异性形状的受体状态。受体状态表现为一个十字形的功能，我们归因于弱结合到锰离子形成的（Mn $^{2+}3d^5+hole$）复合物的价空穴。我们建议，所观察到的Mn受体波函数的各向异性是由于d-波存在于受体基态。
2004-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Mapping the wavefunction of transition metal acceptor states in the GaAs surface
我们利用单原子替代技术与扫描隧道显微镜（STM）中的光谱成像可视化的磁性和非磁性过渡金属受体态在GaAs（110）表面的各向异性空间结构。缺陷态的性质在半导体的性质中起着关键作用，状态的局部化影响诸如金属-绝缘体转变的开始，以及在稀磁半导体中导致铁磁性出现的磁相互作用的机制和强度。我们研究了GaAs表面中的这些状态，发现Mn、Fe、Co和Zn掺杂剂的受主状态波函数的形状之间的显著相似性，其由GaAs主体确定并且通常通过体GaAs中Mn的紧束缚计算再现[Tang，J.M. & Flatte，M.E.，物理修订信函92，047201（2004）]。的相似性源于受体状态的反键性质，所产生的杂质d-能级与主机的杂交。第二个更深的间隙状态也观察到Fe和Co，可以解释的对称性破缺的表面。
2009-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of the symmetry of core states of a single Fe impurity in GaAs
我们报告的直接观察到两个中间的间隙核心d-状态的不同对称性的一个单一的铁原子嵌入GaAs。这些状态通过它们与周围主体电子结构的杂化强度来区分。不通过σ键合杂交的Fe的中间带隙状态强烈地定位于Fe原子，而另一个，这是扩展的，并且在尺寸上与其他受体状态相当。紧束缚计算这些中间的间隙状态同意与测量的波函数的空间结构，并说明，这样的测量可以确定通过π键的杂质d-状态的杂化程度。这些单掺杂剂的中间间隙状态具有强d-字符，这是内在的自旋轨道纠缠，提供了一个机会，探测和操纵本地磁性，并可能用于高速电控制单自旋。
2015-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetic properties of Mn and Fe impurities near GaAs (110) surface
结合密度泛函理论计算和微观紧束缚模型，我们从理论上研究了位于GaAs（110）面附近的单个替位过渡金属杂质（Mn和Fe）的电子和磁性.对于$[\rm Mn^{2+}]^0$+受体空穴（h）复合物的情况，明确包括杂质$d$ -电子的紧束缚模型的结果与将杂质自旋视为有效经典矢量的方法非常一致。对于铁的情况下，中性等电子$[\rm Fe^{3+}]^0$和电离的$[\rm Fe^{2+}]^-$状态是相关的地址扫描隧道显微镜（STM）实验，列入$d$ -轨道是必不可少的。我们发现，在间隙中的电子结构的Fe杂质是显着修改的表面效应。对于中性受主态$[{\rm Fe}^{2+}, h]^0$，磁各向异性对杂质子层的依赖性类似于$[{\rm Mn}^{2+}, h]^0$的情况。相比之下，对于$[{\rm Fe}^{3+}]^{0}$电子配置，磁各向异性表现不同，它是相当小的。对于这种状态，我们预测，它是可能的操纵Fe的时刻，例如，通过外部磁场，可检测的后果，在STM探测的状态的局部密度。
2014-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Optimization of Mn Doping in Group-IV-based Dilute Magnetic Semiconductors by Electronic Co-dopants
在基于IV族的稀磁半导体（DMS）中磁性原子（Mn）的替代掺杂的百分比可以通过与另一种常规电子掺杂剂（e-掺杂剂）共掺杂来增加[Zhu等人，物理修订版信函100，027205（2008）]。在这里，我们报告了广泛的理论研究的动力学和热力学特性的几个共掺杂系统，包括体硅和锗作为主机和各种第三组和第五组电子掺杂剂。主要研究结果如下：在体材料Ge和Si中，掺杂Mn的n型掺杂的n-p配对是能量稳定的。Mn原子从间隙位置移动到替代网站更容易在相邻的n型电子掺杂剂的存在下。两个Mn原子之间的磁耦合在体锗振荡之间的正（铁磁）和负（反铁磁）的值与Mn-Mn距离的增加，但在Mn/As共掺杂的Ge的耦合参数保持积极的在所有距离以外的最近的邻居，这种质的差异不改变掺杂水平。对于Mn掺杂的Si，除了最近邻的耦合值之外，所有的耦合值都是正的，并且在共掺杂时没有太大的变化。在共掺杂体系中，我们发现了一种非常规的磁各向异性，即磁耦合依赖于磁性离子与其相邻的电子掺杂剂的相对位置。我们采用蒙特卡罗模拟来估计居里温度（Tc）。我们发现，在Mn掺杂的Ge没有铁磁顺序存在的Mn浓度范围从3.13%到6%。相反，自旋玻璃相变发生在约5 K，在5%的Mn掺杂。对于Mn/As共掺杂的Ge，Tc随Mn浓度的增加而线性增加，当Mn掺杂量为5%时，Tc达到264 K。
2009-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Origin of bulk uniaxial anisotropy in zinc-blende dilute magnetic semiconductors
结果表明，GaAs（001）表面上最近邻的Mn对在[-110]方向上的能量比在[110]方向上的能量低。根据群论和Luttinger的不变量方法，这种特定的Mn分布导致体单轴面内和面外各向异性。用微扰法和从头算方法计算得到的各向异性能的符号和大小与实验结果一致。
2012-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and magnetic properties of NiMnAs film on GaAs substrate
采用分子束外延技术在GaAs（001）衬底上成功地生长了具有应变C1 b对称性的单相Ni 0.46Mn 0.54As薄膜。利用同步辐射研究了薄膜与衬底的外延关系，发现了（110）取向的Ni_（0.46）Mn_（0.54）As在（001）取向的GaAs上的择优取向。此外，薄膜的磁性被发现是显着的影响，由生长温度。最佳生长温度确定为~370 ℃，在此温度下可获得较高的居里温度、较大的饱和磁化强度和矫顽场，以及明显的面内磁各向异性。根据X射线吸收光谱的结果，上述现象可以归因于Mn原子的局域电子结构的变化。我们的工作为进一步研究NiMnAs提供了有用的信息，理论上预测NiMnAs具有强大的半金属性。
2018-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Induced Conduction Band Spin Splitting in GaAs from First Principles Calculations
本文采用最近发展起来的自洽GW近似，对GaAs在[110]应变下导带自旋分裂进行了第一性原理计算。自旋-轨道相互作用作为相对论性哈密顿量的微扰被考虑。这些是第一次计算的导带自旋分裂变形下的准粒子方法的基础上，因为自洽GW计划准确地再现了相关的带参数，预计将是一个可靠的预测自旋分裂。我们还讨论了[110]应变下的自旋弛豫时间，并表明它具有面内各向异性，可以利用它来获得实验导带自旋分裂的大小和符号。
2008-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Impact ionization in GaAs: a screened exchange density functional approach
本文采用密度泛函理论框架下的屏蔽交换理论和高精度全电子全势线性缀加平面波（FLAPW）方法，对GaAs中的碰撞电离率进行了从头计算.计算的碰撞电离率在{ \bf k}空间表现出明显的取向依赖性，表明能量和动量的能量守恒对碰撞电离率有很强的限制.这种各向异性随着撞击电子能量的增加而减小。一个Keldysh型拟合上执行的能量依赖率显示出相当软的边缘和阈值能量大于直接带隙。与现有的Monte Carlo和经验赝势计算的一致性表明，我们的方法的可靠性，并铺平了道路，从头计算的对生产率在新的和更复杂的材料。
2001-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Strong In-plane Anisotropy in the Electronic Properties of Doped Transition Metal Dichalcogenides exhibited in W1-xNbxS2
本文以Nb掺杂的WS_2为例，研究了过渡金属二硫属化合物单层材料在异价掺杂下的电子性质。扫描透射电子显微镜成像的生长样品揭示了各向异性的Nb掺杂剂分布，促使我们的调查各向异性的电子性能。通过对代表所观察到的结构的超晶胞的电子结构计算，我们确认，局部Nb原子分布与能量考虑是一致的，尽管在样品生长过程中发生的动力学过程必须被调用来解释整体的晶格破坏。我们进行有效的能带结构和电导率计算的材料的现实模型表明，高水平的各向异性可以预期在电子性能，包括导电性和迁移率。
2021-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Control of the magnetic anisotropy in (Ga,Mn)(As,P) ferromagnetic semiconductor layers
一小部分的磷（高达10%）被纳入铁磁（Ga，Mn）As外延生长在GaAs衬底上。P掺入允许降低外延应变或甚至改变其符号，导致磁各向异性的强烈修改。特别是易磁化轴向生长方向的重新取向，观察到高P浓度。它提供了一个有趣的替代变质的方法，特别是对于磁化反转实验，外延缺陷强烈影响畴壁传播。
2008-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Novel diffusion mechanism on the GaAs(001) surface: the role of adatom-dimer interaction
采用第一性原理总能量计算方法研究了Ga和Al原子在GaAs（001）-β 2表面的吸附行为。确定了吸附位点和两个相关的扩散通道。通道的特征在于不同的吸附原子-表面二聚体相互作用。两者都以一种新的方式影响吸附原子的迁移：在一个通道中，扩散的吸附原子跨越表面二聚体跳跃并使二聚体键保持完整，在另一个通道中，表面二聚体键被破坏。这两个渠道被考虑到，以获得有效的吸附原子扩散障碍。从扩散势垒，我们得出结论的Al和Ga吸附原子的最快扩散平行于表面二聚体的方向具有较强的扩散各向异性。在协议与实验观察，我们发现更高的扩散势垒Al比Ga。
1997-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Diffusivity of Ga and Al adatoms on GaAs(001)
利用势能面的从头计算和过渡态理论计算了Ga和Al原子在（2 × 4）重构GaAs（001）表面上的扩散系数.一个强大的扩散各向异性被发现，与最快的扩散方向平行的表面As-二聚体取向。与以前的计算结果相反，我们确定了一个短桥的位置之间的两个原子的表面二聚体作为Al和Ga吸附原子的吸附位点。
1996-09-25 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Influence of the different strains components on the uniaxial magnetic anisotropy constants for (Ga,Mn)As bulk system: a First-Principles Study
在密度泛函理论的框架下，我们计算了GaAs中Mn离子浓度一定时的磁各向异性能。我们着重研究了不同种类的应变对单轴磁各向异性常数$K_1$和$K_2$的影响，它们分别反映了（001）平面外和平面内的磁各向异性能。我们已经表明，所施加的双轴应变的各向异性常数的一般趋势是一致的实验数据。我们预测了临界应变，磁化矢量改变其方向。我们的研究结果表明，这是不可能的单轴磁各向异性常数修改相当大的，暴露（Ga，Mn）作为从实验的角度来看，合理的大小的静水压力。
2016-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Electric manipulation of the Mn-acceptor binding energy and the Mn-Mn exchange interaction on the GaAs (110) surface by nearby As vacancies
我们从理论上研究了GaAs（110）表面附近As（砷）空位对Mn（锰）杂质磁性的影响，采用微观紧束缚模型，该模型捕捉了GaAs中两种缺陷的电子结构的显著特征.计算表明，Mn受体的结合能基本上不受中性As空位的存在的影响，即使在尽可能短的${\rm V}_{\rm As}$ -Mn分离。另一方面，在一个简单的尖端诱导带弯曲理论和协议与实验相反，对于一个带正电荷的空缺Mn受体结合能显着降低作为空缺带来更接近Mn杂质。对于两个Mn杂质铁磁性排列，我们发现附近的带电As空位增强了相关耦合受主能级的能级分裂，导致有效交换相互作用的增加。中性空位保持交换分裂不变。由于在实验上可以在空位的两种电荷状态之间可逆地切换，因此磁性掺杂剂的这种局部电操纵可以导致其交换相互作用的有效实时控制。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mixed magnetic phases in (Ga,Mn)As epilayers
在（Ga，Mn）As/GaAs（001）外延层中通过交流磁化率测量发现了两种不同的铁磁-顺磁转变：高温下的转变是由具有[110]单轴各向异性的（Ga，Mn）As团簇相引起的，低温下的转变是由具有立方各向异性的铁磁（Ga，Mn）As基体引起<100>的。易磁化轴随温度的升高从[100]到[110]的变化可以解释为<100>立方各向异性对（Ga，Mn）As基质的转变温度以上的磁性的贡献减少。
2004-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Excitons, biexcitons and trions in self-assembled (In,Ga)As/GaAs quantum dots: Recombination energies, polarization and radiative lifetimes versus dot height
计算了透镜状自组装In_0.6Ga_0.4As/GaAs量子点中中性激子（X^0）、带负电荷（X^-）和正电荷（X^+）的三重激子以及双激子（XX^0）的复合能、偏振态和光跃迁的辐射寿命随高度的变化关系。通过使用原子赝势方法结合组态相互作用方法，我们预测如下。(i)X^-的最低跃迁复合能随高度增加而蓝移，而X^+的最低跃迁复合能随高度增加而红移。值得注意的是，XX^0的重组在小高度处显示出红移，达到最大位移，然后在更高的点处显示出蓝移。(ii)点高的变化导致X^-、X^+和XX^0的结合到非结合交叉。(iii)当考虑[110]和[1 \bar{1} 0]方向时，X^0和XX^0的最低跃迁表明[110]与[1 \bar{1} 0]的面内偏振各向异性，其作为高度以及合金随机性的函数切换符号。$X^-$和$X^+$显示出与高度无关的具有可忽略的偏振各向异性的跃迁。(iv)X^0的基态分裂成一个被禁止的低能对（暗态）和一个被允许的高能对;因此，在T= 0 K时，由于暗激子的存在，辐射寿命τ（X^0）很长（~ ms）。而在T= 10 K时，τ（X^0）随高度的增加而适度减小，其幅度在2- 3 ns之间。X^-和X^+的基态以及XX^0的基态是允许的（明亮的）;因此，即使在T= 0 K时，τ（X^-）、τ（X^+）和τ（XX^0）也是快的（~ ns）。这些辐射寿命对高度的依赖很弱。τ（X^-）…
2005-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the growth and magnetic properties of highly oriented films of the Heusler alloy Co2MnSi on GaAs(001)
在晶格匹配的GaAs（001）衬底上生长了高（001）取向的Co_2Mn_Si薄膜。化学计量膜表现出饱和磁化强度从体值略微降低，并且在689 K的最高衬底温度下生长的膜表现出最低的电阻率（在4.2 K下）和最低的磁化率（14 Oe）。micro.ohm.cm的自旋极化的传输电流被认为是由点接触Andreev反射光谱确定的顺序为55%。所获得的降低的磁化强度归因于反铁磁Mn2As相。由于方向的不等价性，观察到了双重的面内磁各向异性<110>，这是由于在重建的GaAs表面的键合的性质。
2004-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Scattering Mechanisms in a High Mobility Low Density Carbon-Doped (100) GaAs Two-Dimensional Hole System
本文系统地研究了低密度掺碳（100）GaAs二维空穴系统（2DHS）中迁移率的密度依赖性。在T= 50 mK时，测得密度p=6.2 x 10^10 cm^-时的迁移率为2.6 x 10^6 cm ^2/Vs。这是迄今为止报告的2DHS的最高移动性。使用背栅样品几何结构，研究了迁移率在2.8 x 10^10 cm^-2至1 x 10^11 cm^-2范围内的密度依赖性。使用单个指数α，迁移率对密度不能拟合为形式μ ~ p^α的幂律依赖性。我们的数据表明，一个连续的演变的幂律与α范围从~ 0.7在高密度和增加到~ 1.7在最低密度测量。具体到我们的结构的计算表明，从均匀的背景杂质散射在高密度的远程电离杂质散射在低密度的主导散射机制的交叉。这是第一次观察到的载流子密度诱导的过渡，从背景杂质为主的远程掺杂剂为主的运输在一个单一的样品。
2011-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of the shape anisotropy on the magnetic configuration of (Ga,Mn)As and its evolution with temperature
本文研究了形状各向异性对铁磁半导体（Ga，Mn）As/GaAs（001）外延线的磁畴组态随温度的变化关系。利用磁电阻测量，我们推导出的磁性配置和估计的相对强度的形状各向异性相比，固有的各向异性。由于内禀各向异性比形状各向异性表现出更强的温度依赖性，因此随着温度的升高，形状各向异性对磁畴结构的影响相对增强。这种信息的形状各向异性提供了一个实用的手段，设计纳米结构的自旋电子器件使用（Ga，Mn）As。
2006-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A single layer of Mn in a GaAs quantum well: a ferromagnet with quantum fluctuations
Mn掺杂GaAs实现的一些最高转变温度已经在具有良好分离的Mn平面的δ掺杂异质结构中。但是在没有磁各向异性的情况下，Mermin-Wagner定理意味着磁性离子的单个平面不可能是铁磁性的。使用海森堡模型，我们表明，相同的机制，产生磁挫折和抑制体Mn掺杂GaAs的转变温度，由于轻，重带质量之间的差异，可以稳定铁磁秩序的单层Mn在GaAs量子阱。这是以量子涨落为代价的，量子涨落抑制了完全饱和铁磁体的有序矩。通过比较Heisenberg模型和Kohn-Luttinger模型的预测，我们得出结论：当Mn浓度变大时，Mn掺杂GaAs量子阱的Heisenberg描述失效，但在Mn浓度小的弱耦合极限下，Heisenberg描述工作得很好。这种比较使我们能够估计量子阱中量子涨落的大小。
2007-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant Zeeman splitting of light holes in GaAs/AlGaAs quantum wells
我们发展了半导体量子阱中光空穴纵向$g$因子的理论。结果表明，光洞$g$ -因子的绝对值可以强烈地超过它的值在体，而且，塞曼分裂的依赖于磁场在相对较低的领域成为非线性。在GaAs/AlGaAs型结构中，这些效应由接地轻空穴子带$lh1$与第一激发重空穴子带$hh2$的接近度决定。在考虑磁场诱导的$lh1$和$hh2$状态的混合以及这些状态在异质界面处的混合的Luttinger哈密顿量的框架中执行特定的计算，后者由化学键各向异性引起。本文还提出了光在量子阱中的磁致反射和透射理论。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A DFT study of the structural and electronic properties of single and double acceptor dopants in MX2 monolayers
本文利用DFT系统研究了MX$_2$单层中单/双受体掺杂的结构与电子性质，发现单受体满足二维铁磁条件而双受体因JT畸变等猝灭磁矩或与长程磁有序不相容。
2024-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic interactions of substitutional Mn pairs in GaAs
我们采用动力学交换紧束缚模型计算了GaAs中一对置换Mn原子的磁相互作用和各向异性能随其间距和方向的变化。我们发现，最积极稳定的配置通常是一个自旋铁磁排列沿矢量连接锰原子。铁磁配置的特点是分裂的最高未被占用的受体水平，这是可见的扫描隧道显微镜研究时，对接近表面，是强烈依赖于对取向。当Mn对沿对称方向取向时，受主劈裂最大，当Mn对沿<110>对称方向取向时，受主劈裂最小<100>。我们明确地表明，受体分裂是不是简单地涉及到有效的交换相互作用之间的Mn本地时刻。交换相互作用常数反而更直接地与所有杂质能级的分布宽度相关--被占据的和未被占据的。当Mn对位于（110）GaAs表面时，除了Mn对的最小分离外，受主分裂和有效交换相互作用都很小。
2010-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of substitutional Mn in (110) GaAs surface and subsurface layers
受最近的STM实验的启发，我们提出了一个理论研究的Mn诱导的受主能级的电子和磁性的GaAs（110）表面层或在表面以下的原子层之一，通过取代一个单一的Ga原子。我们采用动力学交换紧束缚模型，其中（110）面的弛豫被考虑在内。受主波函数在空间上具有很强的各向异性，其详细特征取决于Mn原子所在的亚层的深度。当Mn原子位于表面更下方时，与受主能级相关的（110）表面上的局域态密度（LDOS）对Mn磁矩的方向更敏感。我们表明，系统的总磁各向异性能量几乎完全是由于受主能级能量对Mn自旋取向的依赖性，并且这个量强烈依赖于Mn原子的深度。
2009-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupling and anisotropy of spin splitting in quantum dots
在横向量子点中，Dresselhaus自旋轨道耦合和Bychkov-Rashba自旋轨道耦合的组合效应等价于一个有效磁场Bso，对于sz =1/2的自旋电子，该磁场具有相反的符号.当外部磁场垂直于平面结构时，与平面内场取向中的自旋分裂相比，场B_so生成电子状态的附加分裂。用共振隧穿谱测量了几种AlGaAs/GaAs量子点的自旋劈裂各向异性，并从自旋轨道耦合的角度分析了各向异性。从各向异性的测量值和符号，我们能够确定占主导地位的自旋轨道耦合机制。
2004-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
