Spin clustering and ferromagnetic couplings in a dilute magnetic semiconductor
自旋团簇中的铁磁耦合被证明是强烈增强的有序杂质的安排相比,即使对于相同的自旋分离和空穴掺杂。随之而来的集群本地化的自旋波模式的能量增强表明在增强$T_{\rm C}$的位置Mn无序的一个潜在的重要作用。在一个简单的模型内,包括两个自旋-激发能标度,对应于弱和强耦合自旋,磁化强度的温度依赖性被发现与Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ As的SQUID磁化强度数据很好地一致。
2003-07-01 cond-mat.str-el
Electronic properties of EuB6 in the ferromagnetic regime: Half-metal versus semiconductor
为了理解半金属铁磁体EuB6,我们使用Kondo晶格模型的价带和导带。通过最近发展的多体理论,我们计算的电子性质的铁磁制度的居里温度。磁性有序度的降低导致半金属态向半导体态的转变,并伴随着能带的展宽。我们显示的准粒子态密度和准粒子色散的温度依赖性,以及有效质量,载流子数和等离子体频率与实验数据符合得很好。
2005-11-22 cond-mat.str-el
Microscopic model for the semiconductor-to-ferromagnetic-metal transition in FeSi$_{1-x}$Ge$_{x}$ Alloys
Mazurenko等人引入的简化能带结构模型用于分析等电子等结构合金FeSi $_{1-x}$ Ge $_x$中的单重态半导体到铁磁金属的转变。合金的复杂能带结构被双简并原子和单简并原子的交替链取代,分别代表Fe和Si/Ge。前者(后者)形成窄(宽)带,它们之间存在大量杂交。一个实质性的现场排斥,包括洪德的规则耦合上的Fe网站。平均场相图包含从单重态半导体到铁磁金属的一级相变,其温度和相互作用强度与合金相似。分析还再现了快速上升的自旋磁化率在半导体与交叉居里-外斯形式在较高的温度。良好的协议之间的平均场和精确的DMRG计算在零温度。
2011-02-06 cond-mat.str-el
Magnetization process of the insulating ferromagnetic semiconductor (Al,Fe)Sb
本文用X射线磁圆二色性研究了新型绝缘铁磁半导体(Al,Fe)Sb的磁化过程。对于掺杂量为10%Fe的最佳样品,在室温下,低磁场下磁化强度迅速增加,高磁场下磁化强度饱和,远高于居里温度40 K。我们将这种行为归因于纳米级富铁磁畴作为超顺磁体的存在。通过使用代表超顺磁性的Langevin函数加上顺磁性线性函数来拟合磁化曲线,我们估计纳米级铁磁畴的平均磁矩为300-400 $μ_{B}$,并且参与纳米级铁磁性的Fe原子的分数为$\sim$ 50%。在(In,Fe)As:Be和Ge:Fe中也发现了这种行为,这似乎是Fe掺杂铁磁半导体的普遍特征。进一步Fe掺杂到14%导致铁磁性的减弱,可能是因为最近邻Fe-Fe对之间的反铁磁超交换相互作用成为主导。
2019-02-11 cond-mat.str-el
Spin dynamics in (III,Mn)V ferromagnetic semiconductors: the role of correlations
我们解决的作用自旋和电荷自由度的动力学性质的铁磁系统的巡游和本地化的自旋之间的磁交换相互作用的相关性。为此,我们介绍了一个一般的理论,对待量子涨落超越随机相位近似的基础上的格林函数运动方程的相关展开。计算了自旋极化率、自旋波激发谱和磁化旋进阻尼。我们发现,相关性强烈影响的自旋刚度和磁化吉尔伯特阻尼的幅度和载流子浓度的依赖性。
2008-08-25 cond-mat.str-el
Bound Magnetic Polarons in the 3d-electron Ferromagnetic Spinel Semiconductor CdCr$_2$Se$_4$
利用μ子自旋旋转/弛豫谱研究了温度从2 K到300 K、磁场到7 T条件下,3d磁性尖晶石半导体CdCr $_2$ Se $_4$中电子围绕施主中心(正μ子)的局域化.一个正μ子周围的电子的束缚态-一个磁极化子-被检测到远远高于铁磁转变高达300 K。电子局域化到磁极化子发生由于其与本地Cr $^{3+}$离子的磁性3d电子的强交换相互作用,这将其波函数限制在R \approx 0.3 nm内,允许与Cr离子的最近壳层和下一个最近壳层显著重叠。
2010-03-09 cond-mat.str-el
Non-quasiparticle states in the core level spectra of ferromagnetic semiconductors and half-metallic ferromagnets
在饱和导电铁磁体的s-d交换模型中计算了决定x射线谱的格林函数。证明了在芯能级(X射线吸收、发射和光电子)谱中观察非准粒子(NQP)态的可能性。结果表明,NQP的贡献,共振X射线散射谱可以大大增强芯孔效应相比,那些状态密度。
2005-07-05 cond-mat.str-el
Optical Conductivity of Ferromagnetic Semiconductors
用动态平均场方法计算了稀磁半导体的电导率随频率和温度的变化。特征定性特征被发现区分弱,中间和强载流子自旋耦合,并允许定量确定的重要参数定义的铁磁机制。
2002-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Carrier induced ferromagnetism in room temperature ferromagnetic semiconductor rutile TiO2 doped with Co
铁磁半导体金红石型(Ti,Co)O2在室温下表现出反常的霍尔效应。反常霍尔效应以及磁光响应对载流子浓度的强烈依赖性表明该化合物中存在载流子诱导的铁磁性。这两种铁磁响应都是由主半导体带边的载流子引起的,表明自旋电子器件在室温下工作的可能性。
2003-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phase diagram of a ferromagnetic semiconductor. The origin of superparamagnetism
该研究以长程交换作用的随机Ising自旋系统为铁磁半导体理论模型,用态密度法解析得到宽温区和磁场下的磁化率与热容,揭示了低临界场下有限系统的超顺磁起源,并探讨了其复杂相结构。
2023-12-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The semiconductor-to-ferromagnetic-metal transition in FeSb2
我们建议FeSb 2是一个近铁磁性的小间隙半导体,因此FeSi的直接模拟。我们发现,尽管成分和晶体结构不同,但在采用现场库仑排斥修正(LDA+U)方法的局域密度近似中,U=2.6 eV的磁性和半导体溶液在能量上简并,类似于FeSi的情况。对于FeSb 2和FeSi(FeSi 1-xGex合金)两者,潜在的转变机制允许人们利用外部磁场从小带隙半导体切换到每个Fe离子具有磁矩1 μ B的铁磁金属。
2006-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interlayer coupling in ferromagnetic semiconductor superlattices
本文发展了稀磁半导体载流子感生铁磁性的平均场论。我们的方法代表了一个标准的RKKY模型的改进,允许系统的空间不均匀性,自由载流子自旋极化,有限的温度,自由载流子交换和相关性要考虑自洽。作为一个例子,我们计算了Mn $_x$ Ga $_{1-x}$ As/GaAs超晶格的电子结构,证明了半导体磁电阻系统具有设计特性的可能性。
2000-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Simultaneous ferromagnetic metal-semiconductor transition in electron-doped EuO
我们提出了一个通用的框架来描述电子掺杂的EuO的同时的顺电铁磁和超导体到金属的转变。该理论正确地描述了详细的实验特征的电导率和磁化强度,特别是掺杂的居里温度的依赖性。相关诱导的杂质网站上的本地时刻的存在是必不可少的这种描述。
2007-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Memory Effect in the Photoinduced Femtosecond Rotation of Magnetization in the Ferromagnetic Semiconductor GaMnAs
我们报告了铁磁半导体GaMnAs中光致磁化旋转的飞秒响应,这允许在飞秒时间尺度上检测四态磁存储器。这种合作的磁化旋转的时间分布表现出一个不连续性,揭示了两个不同的时间制度,标志着从一个高度非平衡,载体介导的制度内的第一个200 fs的过渡,一个热,晶格加热皮秒制度。
2008-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A scaling relation of anomalous Hall effect in ferromagnetic semiconductors and metals
本文将最近在铁磁半导体(Ti,Co)O_2中发现的反常霍尔效应的标度关系与各种铁磁半导体和金属的标度关系进行了比较。许多电导率σ_xx_ < 10^4 ohm^-1 cm^-1的化合物也表现出类似的关系:异常霍尔电导率σ_AH_近似与σ_AH_与σ_xx_^1.6成正比,这与最近的理论相一致。这个关系式在sigma_xx_的五十年内都是有效的,不管是金属导电还是跳跃导电。
2007-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strain-Induced Room-Temperature Ferromagnetic Semiconductors with Large Anomalous Hall Conductivity in Two-Dimensional Cr2Ge2Se6
通过密度泛函理论计算,我们预测了一个稳定的二维(2D)铁磁半导体Cr $_2$ Ge $_2$ Se $_6$,其中的居里温度$T$ $_c$可以显着提高超过室温,通过施加百分之几的应变。此外,2D Cr $_2$ Ge $_2$ Se $_6$和Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$中的异常霍尔电导率被预测为与Fe和Ni的铁磁金属中的异常霍尔电导率相当,并且比稀磁半导体Ga(Mn,As)中的异常霍尔电导率大一个数量级。基于超交换相互作用,应变对二维Cr $_2$ Ge $_2$ Se $_6$中$T$ $_c$的增强可以通过Cr的3个$d$轨道和Se的4个$p$轨道之间能量差的减小来理解。我们的发现突出了通过应变获得室温铁磁半导体的微观机制。
2019-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The suppression of Curie temperature by Sr doping in diluted ferromagnetic semiconductor (La1-xSrx)(Zn1-yMny)AsO
(La 1-xSrx)(Zn 1-yMny)AsO是一种二维稀磁半导体,具有电荷和自旋解耦掺杂的优点。Sr ~(2+)取代La ~(3+)和Mn ~(2+)取代Zn ~(2+)分别引入空穴载流子和自旋。这一优势使我们能够调查的影响,载流子掺杂的铁磁有序状态,通过控制Sr浓度在(La 1-xSrx)(Zn 0.9Mn 0.1)AsO。10%Sr掺杂导致TC ~ 30 K以下的铁磁有序。增加Sr浓度到30%严重抑制居里温度和饱和时刻。中子散射测量表明,(La0.9Sr0.1)(Zn0.9Mn0.1)AsO在300 K以下没有发生结构转变。
2014-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetic superconductivity with excitonic Cooper pairs: Application to $Γ$-valley twisted semiconductors
提出通过掺杂关联铁磁绝缘体使激子型Cooper对凝聚的铁磁超导理论,利用强耦合展开证明其涌现机制,并预言在蜂窝莫尔超晶格扭曲半导体中的实现方案。
2025-08-12 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Hall effect and magnetoresistance in p-type ferromagnetic semiconductors
最近的工作,旨在了解铁磁III-V族和II-VI族半导体中的磁输运现象进行了说明。本文讨论了p型磁性半导体反常霍尔效应的理论,并对(Ga,Mn)As和(Zn,Mn)Te的侧跳和斜散射机制的相对作用进行了评价。强调了强磁场中铁磁半导体的磁输运研究可以分离正常和异常霍尔效应的贡献,评估自旋在载流子散射和局域化中的作用,以及确定金属-绝缘体转变附近铁磁相的参与率。在强磁场区,弱的局域化效应导致了相当大的负磁阻效应。
2003-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Photoinduced Softening in a III-V Ferromagnetic Semiconductor for Non-thermal Magneto-Optical Recording
通过时间分辨双色磁光克尔谱,我们已经证明了光生瞬态载流子降低铁磁InMnAs在低温下的磁性。这种瞬态"软化“仅在载流子寿命期间($\sim$ 2 ps)持续,并且一旦载流子重新组合消失就返回到其原始值。我们讨论了这种不寻常的现象的起源,在载体增强的铁磁交换Mn离子之间的相互作用,并提出了一个完全非热的磁化反转计划。
2004-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Why ferromagnetic semiconductors?
信息技术的快速发展源于相关设备的单位面积所能处理、存储和传输的信息密度的指数级增长。然而,越来越多的证据表明,以这种方式取得的进展已接近极限。各种新颖的想法提出规避障碍前进的描述。特别注意的是那些提出利用电子或核自旋作为信息载体的概念。在这里,含有相当大浓度的过渡金属的III-V或II-VI化合物的铁磁半导体作为出色的自旋电子材料出现。
2002-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Lecture Notes on Semiconductor Spintronics
这些非正式的课堂讲稿从历史的角度描述了半导体自旋电子学的进展,并与铁磁金属自旋电子学的成就进行了比较。在概述了自旋电子学研究背后的动机后,介绍了三组材料的调查结果。这些包括非磁性半导体,涉及半导体和铁磁金属的混合结构,以及顺磁或铁磁相的稀磁半导体。特别注意的是孔控制的铁磁系统,其热力学,微磁,运输和光学性质的详细描述连同相关的理论模型。
2007-12-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Long-range ferromagnetic correlations between Anderson impurities in a semiconductor host
本文用量子蒙特卡罗方法研究了半导体基质中的双杂质安德森模型。我们发现,杂质自旋表现出铁磁相关的范围,可以大大增强比在半填充金属带。特别地,当费米能级位于价带顶部以上时,该范围最长,并且随着杂质束缚态被占据而减小。与光电子发射和光吸收实验的比较表明,该模型捕捉的基本电子结构的Ga_{1-x} Mn_xAs,原型稀磁半导体(DMS)。这些数值结果也可能是有用的合成DMS或稀氧化物铁磁体具有较高的居里温度。
2006-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Correlation effects in the valence bands of ferromagnetic semiconductor EuS
本文对多带Kondo晶格模型进行了多体分析。结合第一性原理TB-LMTO能带结构计算,研究了铁磁半导体EuS的3个$\textit{p}$价带中的温度相关效应.计算并讨论了准粒子态密度(Q-DOS)、谱密度(SD)和准粒子能带结构(Q-BS)等物理性质。因此,我们提出了一个自旋分辨的ARPES的价带的EuS进行。
2005-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Probes of Nonequilibrium Hole Spin Relaxation in Ferromagnetic Semiconductor GaMnAs
我们直接测量铁磁GaMnAs通过时间和极化分辨光谱的空穴自旋寿命。低于居里温度Tc,超快的光激发与线性偏振光显示,通过动态极化的空穴通过p-d交换散射与铁磁有序Mn自旋的非平衡空穴自旋人口,我们表征其弛豫动力学。观察到的弛豫由明显的三步恢复组成:(i)飞秒(fs)空穴自旋弛豫~ 160 -200 fs,(ii)皮秒(ps)空穴能量弛豫~ 1-2 ps,以及(iii)相干阻尼Mn自旋进动,周期约为250 ps。空穴自旋分量的瞬态振幅随着温度的升高而减小,直接遵循铁磁顺序,而空穴能量振幅显示出可忽略的温度变化,与我们的解释一致。因此,我们的研究结果建立了铁磁半导体中的空穴自旋寿命,并展示了一种新的光谱方法,用于研究相关性和磁序存在下的非平衡空穴自旋。
2014-11-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Impurity States and Ferromagnetic Interaction in Diluted Magnetic Semiconductors
研究了稀磁半导体的电子结构,特别是空穴性质。将Haldane-Anderson模型推广到磁性杂质,并在Hartree-Fock近似下进行了分析。由于杂质d-态与宿主p-态的强杂化,在价带中产生空穴,同时形成局域化的磁矩。这些空穴弱束缚在杂质位置周围,其特征长度为几个晶格常数。对于两种杂质的情况,发现当两种杂质的间距为空穴长度的数量级时,这些空穴的重叠有利于铁磁相互作用。空间扩展的空穴对铁磁交换相互作用起着至关重要的作用。
2007-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetization Process of the n-type Ferromagnetic Semiconductor (In,Fe)As:Be Studied by X-ray Magnetic Circular Dichroism
为了研究新型n型磁性半导体(In,Fe)As共掺Be的铁磁有序化机制,我们对铁磁和顺磁样品进行了X射线吸收光谱和X射线磁性圆二色性(XMCD)研究。的谱线的形状表明,铁磁性是内在的起源于铁原子纳入到锌-铟型InAs晶格。通过叠加代表纳米尺度铁磁畴的超顺磁性(SPM)行为的朗之万函数和代表居里-外斯顺磁性的T-线性函数,可以很好地再现由XMCD测量的Fe的磁化曲线。在20 K的数据显示偏离朗之万行为,表明宏观铁磁性逐渐建立在降低温度。SPM行为表明纳米尺度铁磁畴的存在表明纳米尺度上Fe浓度的空间波动。
2015-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Origin of ferromagnetic response in diluted magnetic semiconductors and oxides
本文综述了目前对稀磁半导体、稀磁氧化物以及一些名义上无磁材料铁磁响应起源的认识。有人认为,这些系统可以分为四类。第一种属于复合材料,其中已知的铁磁性、亚铁磁性或反铁磁性化合物的沉淀物在高温下具有磁性特征。第二类形成的合金显示出化学纳米级的相分离成区域与小和大浓度的磁性成分。第三类属于(Ga,Mn)As、重掺杂p-(Zn,Mn)Te和相关半导体。在这些固溶体中,建立在p-d Zener空穴介导铁磁性模型和Kohn-Luttinger kp理论或多轨道紧束缚方法上的理论定性地描述了许多相关性质,并且通常定量地描述了许多相关性质。最后,在一些载流子掺杂的DMS和DMO之间的竞争长程铁磁和短程反铁磁相互作用和/或接近的本地化边界导致电子纳米级的相分离。
2007-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impurity Band Conduction in a High Temperature Ferromagnetic Semiconductor
利用光谱学方法研究了稀磁半导体Ga $_{1-x}$ Mn $_{x}$ As的能带结构.我们证明了费米能级($E_{F}$)存在于Mn诱导的杂质带(IB)中。这一结论是基于对光学电导率($σ_{1}(ω,T)$)的频率和温度依赖性的仔细分析。从我们的分析$σ_{1}(ω,T)$,我们推断出一个大的有效质量($m^*$)的运营商,支持的观点,传导发生在IB。我们的研究结果也提供了有用的见解Mn掺杂GaAs的输运性质。
2006-07-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The temperature dependent behaviour of surface states in ferromagnetic semiconductors
我们提出了一个模型计算的铁磁局域矩膜的表面态的温度依赖行为。该膜内的s-f模型,具有本地的磁矩交换耦合到巡回传导电子。表面态是通过改变薄膜表面附近的跳跃而产生的。在计算的温度依赖的行为的表面状态,我们能够再现与最近的(逆)光电发射数据的Gd(0001)表面状态的温度依赖性行为的Stoner样和自旋混合行为。
2000-01-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Resistivity extrema in double exchange ferromagnetic nondegenerate semiconductors
本文提出了一种适用于双交换铁磁非简并半导体巨磁阻材料的磁杂质理论。它提供了一个解释的非单调温度依赖性的载流子密度时,它显示第一个最大值,然后最小值,在温度的增加。相应地,电阻率首先显示最小值,然后显示最大值。该理论基于杂质电离引起的载流子激活能和磁振子自由能变化之间的关系。这相当于载流子密度与光学吸收边的所谓巨红移之间的关系。
2002-02-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
X-ray magnetic circular dichroism and photoemission study of the diluted ferromagnetic semiconductor Zn$_{1-x}$Cr$_x$Te
我们对稀磁半导体Zn $_{1-x}$ Cr $_x$ Te进行了X射线磁圆二色性(XMCD)和价带光电子能谱研究。在Cr 2 p吸收边观察到由于铁磁性引起的XMCD信号。与原子多重态计算的比较表明,磁活性成分的Cr离子是二价的四面体晶体场与沿晶体a,b,和c轴的tetrahistoric失真。在价带谱中,费米能级附近的谱权重被强烈抑制,表明了Jahn-Teller效应和Cr 3d电子之间强库仑相互作用的重要性。
2007-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Basic obstacle for electrical spin-injection from a ferromagnetic metal into a diffusive semiconductor
本文计算了两个铁磁金属接触的二维电子气中电流的自旋极化效应。在纯扩散状态下,电流可能确实是自旋极化的。然而,对于典型的器件几何形状,电流的自旋极化程度仅限于小于0.1%。接触的平行和反平行磁化的器件电阻的变化最多为二次方,因此将难以检测。
2000-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
(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
New Diluted ferromagnetic semiconductor Li(Zn,Mn)P with decoupled charge and spin doping
我们报道了一种新的稀磁半导体Li(Zn,Mn)P的发现,在这种半导体中,电荷和自旋分别通过锂的非化学计量和Mn ~(2+)对Zn ~(2+)的等价取代引入.与(Ga,Mn)As同构的Li(Zn,Mn)P被发现是p型铁磁半导体,过量的锂提供电荷掺杂。第一性原理计算表明,过量的Li有利于部分占据Zn位点,导致空穴掺杂。铁磁性是介导的半导体样品相对较低的移动载体与一个小的矫顽力,表明一个容易的自旋翻转。
2013-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ba(Zn,Co)2As2: a II-II-V Diluted Ferromagnetic Semiconductor with N-type Carriers
稀释铁磁半导体结合了半导体的铁磁性,在自旋敏感电子学(自旋电子学)器件中具有潜在的应用。在III-V(Ga,Mn)As薄膜中观察到铁磁有序后,对DMS材料的研究爆炸了。最近,一系列与铁基超导体同构的DMS化合物被报道。其中,(Ba,K)(Zn,Mn)$T_C$的最高居里温度为230 K。然而,大多数DMS,包括(Ga,Mn)As,是p型的,即,介导铁磁性的载流子是空穴。对于实际应用,具有n型载流子的DMS也是有利的。本文报道了一种具有n型载流子的II-II-V稀磁半导体Ba(Zn,Co)$_2$ As $_2$的成功合成。磁化强度测量表明,在$T_{C} \sim$ 45 K时发生铁磁转变.霍尔效应和塞贝克效应的测量共同证实,占主导地位的载流子是电子。利用体积灵敏磁探针μ子自旋弛豫($μ$ SR),我们还证实了Ba(Zn,Co)$_2$ As $_2$的铁磁性是本征的,内场是静态的。
2017-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con