Вышедшие номера
Температурная стабильность ферромагнетизма нового типа в бесщелевом разбавленном магнитном полупроводнике Hg1-xFexSe (x=0.009 at.%) с экстремально низкой концентрацией примесей железа
РНФ, № 23-22-00126
Говоркова Т.Е. 1, Ваулин А.А.1, Попов М.Р.1, Окулов В.И.1
1Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
Email: govorkova@imp.uran.ru
Поступила в редакцию: 22 июля 2024 г.
В окончательной редакции: 5 ноября 2024 г.
Принята к печати: 5 ноября 2024 г.
Выставление онлайн: 19 января 2025 г.

Исследован ферромагнетизм нового типа в бесщелевом разбавленном магнитном полупроводнике (DMS) Hg1-xFexSe с экстремально низкой концентрацией примесного железа (x=0.009 at.%), который ранее был предсказан теоретически. Измерения намагниченности проведены при двух температурах (T1=5 K, T2=300 K) в магнитных полях H=±50 kOe. Для примесных вкладов при обеих температурах получены кривые намагничивания MH(H) с параметрами, которые характерны для ферромагнетиков. Определено, что исследуемый образец с минимальной концентрацией железа NFe=1.8·1018 cm-3 (x=0.009 at.%), в дополнение к серии ранее исследованных нами монокристаллов Hg1-xFexSe (x=0.012-0.13 at.%), входит в интервал гибридизации, в котором наблюдается магнетизм особого типа (без межпримесного взаимодействия). Установлено, что новый механизм магнитного упорядочения в широком интервале температур (5-300 K) обусловлен эффектами гибридизации и обменным взаимодействием донорных электронов проводимости, более эффективным, чем косвенное обменное взаимодействие в обычных DMS (типа GaAs:Mn). Ключевые слова: спонтанный спиновый магнетизм, разбавленные магнитные полупроводники (DMS), d-примеси низкой концентрации, спиновая поляризация электронов проводимости, спинтроника.
  1. T. Dietl, H. Ohno. Review of Modern Physics 86, 187 (2014)
  2. W. Xiao-Lin, D. Sci Xue, Z. Chao. NPG Asia Materials 2, 31 (2010)
  3. Dyakonov MI. Spin Physics in Semiconductors. AG: Springer International Publishing (2017). 532 с
  4. T.E. Govorkova, V.I. Okulov, E.A. Pamyatnykh, A.A. Vaulin, V.S. Gaviko, V.T. Surikov. Results in Physics 56, 1, 107307 (2024)
  5. L. Chen, S. Yan, P.F. Xu, J. Lu, W. Z. Wang, J. J. Deng, X. Qian, Y. Ji, J.H. Zhao. Appl. Phys. Lett. 95, 182505 (2009)
  6. L. Chen, X. Yang, F. Yang, J. Zhao, J. Misuraca, P. Xiong, S. Von Molnar. Nano Lett. 11, 2584 (2011)
  7. E.T. Jira, H.D. Berry. Advances in Condensed Matter Physics. 8860586 (2023)
  8. I.A. Kokurin, N.S. Averkiev. Phys. Rev. B 109, 214415 (2024)
  9. S. Qi, F. Jiang, J. Fan, H. Wu, S.B. Zhang, G.A. Gehring, Z. Zhang, X. Xu. Phys. Rev. B 84, 205204 (2011)
  10. S. Kanwal, M.T. Khan, A. Zaman, V. Tirth, A. Algahtani, T. Al-Mughanam. Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures 18, 3, 1025 (2023)
  11. R. Anithadevi, J. Kalpana, D. Shanthi, C. Ravichandran. Journal of Ovonic Research 19, 5, 493 (2023)
  12. M.S. Khan, B. Zou, A. Bukhtiar, W.G. Huang. Nanotechnology 35, 265204 (2024)
  13. V.I. Okulov, G.A. Alshanskii, V.L. Konstantinov, A.V. Korolyov, E.A. Neifeld, L.D. Sabirzyanova, E.A. Pamyatnykh, S.U. Paranchich. Low Temp. Phys. 30, 5, 417 (2004)
  14. V.I. Okulov, E.A. Pamyatnykh, A.V. Gergert. Fiz. Met. Metall. 101, 1, 11 (2006).
  15. T.E. Govorkova, A.T. Lonchakov, V.I. Okulov, M.D. Andriichuk, A.F. Gubkin, L.D. Paranchich. Low Temp. Phys. 41, 2, 154 (2015)
  16. T.E. Govorkova, V.I. Okulov. Low Temp. Phys. 44, 11, 1221 (2018)
  17. T.E. Govorkova, V.I. Okulov, K.A. Okulova. Low Temp. Phys. 45, 2, 234 (2019)
  18. T.E. Govorkova, V.I. Okulov. Phys Solid State, 64, 1, 58 (2022)
  19. M.S. Khan, B. Zou, S. Yao, A. Bukhtiar, W.G. Huang, Z. Zhou. JMMM, 567, 170344 (2023)
  20. Z.Y. Feng, L.C. Chai, Z.G. Guo, Q.N. Ren, Y.L. Jing, Y. Yang. Applied Physics A 126 896 (2020)
  21. H. Wang, S. Sun, J. Lu, J. Xu, X. Lv, Y. Peng, X. Zhang, Y. Wang, G. Xiang. Adv. Funct. Materials 30, 38, 2002513 (2020)
  22. L. Shen, X. Zhang, H. Wang, J. Li, G. Xiang. JMMM 560, 169630 (2022)
  23. J. Li, X. Zhang, X. Wang, X. Wang, G. Xiang. Nanotechnology 35, 175708 (2024)
  24. J. Xue, H. Yan, W. Liu, T. Zhou, X. Zhao. J. Supercond. Nov. Magn. 34, 7 (2021)
  25. F. Kabir, A. Murtaza, A. Saeed, A. Ghani, A. Ali, S. Khan, L. Kaili, Z. Qizhong, Y. Kang Kang, S. Yang. J. Mater Sci: Mater Electron 32, 10734 (2021)
  26. A. Bandyopadhyay, N. Gupta, M. Nath, S. Chakraborty, S. Sutradhar. Vacuum 183, 109786 (2021)
  27. V.I. Okulov. Low Temp. Phys. 30, 11, 897 (2004)
  28. V.I. Okulov, L.D. Sabirzyanova, K.S. Sazonova, S.Yu. Paranchich. Low Temp. Phys. 30, 4, 328 (2004)
  29. V.I. Okulov, L.D. Sabirzyanova, E.Z. Kurmaev, L.D. Finkel'shtein, R.F. Karimov, A. Moewes, S.Yu. Paranchich. JETP Lett 81, 2, 80 (2005)
  30. V.I. Okulov, T.E. Govorkova, V.V. Gudkov, I.V. Zhevstovskikh, A.V. Korolyev, A.T. Lonchakov, K.A. Okulova, E. A. Pamyatnykh, S.Yu. Paranchich. Low Temp. Phys. 33, 2-3, 207 (2007)
  31. V.I. Okulov, E.A. Pamyatnykh, V.P. Silin. Low Temp. Phys. 37, 9-10, 798 (2011)
  32. A.T. Lonchakov, V.I. Okulov, T.E. Govorkova, M.D. Andriichuk, L.D. Paranchich. JETP Lett. 96, 6, 444 (2012)
  33. A.T. Lonchakov, V.I. Okulov, E.A. Pamyatnykh, T.E. Govorkova, M.A. Andriichyk, L.D. Paranchich, S.B. Bobin, V.V. Deryushkin. Solid State Phenomena 233- 234, 456 (2015)
  34. A.T. Lonchakov, S.B. Bobin, V.V. Deryushkin, V.I. Okulov, T.E. Govorkova, V.N. Neverov, E.A. Pamyatnykh, L.D. Paranchich. Low Temp. Phys. 43, 4, 504 (2017)
  35. A.T. Lonchakov, V.I. Okulov, E.A. Pamyatnykh, S.B. Bobin, V.V. Deryushkin, T.E. Govorkova, V.N. Neverov, L.D. Paranchich. JMMM 440, 2 (2017)
  36. V.I. Okulov, A.T. Lonchakov, T.E. Govorkova, K.A. Okulova, S.M. Podgornykh, L.D. Paranchich, S.Yu. Paranchich. Low Temp. Phys. 37, 3, 220 (2011)
  37. V.I. Okulov, V.G. Gudkov, I.V. Zhevstovskikh, A.T. Lonchakov, L.D. Paranchich, S.Yu. Low Temp. Phys. 37, 4, 347 (2011)
  38. V.I. Okulov, T.E. Govorkova, I.V. Zhevstovskikh, A.T. Lonchakov, K.A. Okulova, E.A. Pamyatnykh, S.M. Podgornykh, M.D. Andriichuk, L.D. Paranchich. Low Temp. Phys. 39, 4, 384 (2013).
  39. T.E. Govorkova, I.V. Zhevstovskikh, A.T. Lonchakov, V.I. Okulov, K.A. Okulova, S.M. Podgornykh, S.B. Bobin, V.V. Deryushkin, L.D. Paranchich. Low Temp. Phys. 43, 4, 508 (2017)
  40. И.М. Цидильковский. ФТП 24, 593 (1990)
  41. J.K. Furdyna, J. Kossut. Diluted Magnetic Semiconductors. N. Y.: Academic Press (1988). 496 p
  42. S. Singh, P. Singh. Journal of Physics and Chemistry of Solids 41, 2, 135 (1980).