Температурная стабильность ферромагнетизма нового типа в бесщелевом разбавленном магнитном полупроводнике Hg1-xFexSe (x=0.009 at.%) с экстремально низкой концентрацией примесей железа
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.
- T. Dietl, H. Ohno. Review of Modern Physics 86, 187 (2014)
- W. Xiao-Lin, D. Sci Xue, Z. Chao. NPG Asia Materials 2, 31 (2010)
- Dyakonov MI. Spin Physics in Semiconductors. AG: Springer International Publishing (2017). 532 с
- 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)
- 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)
- L. Chen, X. Yang, F. Yang, J. Zhao, J. Misuraca, P. Xiong, S. Von Molnar. Nano Lett. 11, 2584 (2011)
- E.T. Jira, H.D. Berry. Advances in Condensed Matter Physics. 8860586 (2023)
- I.A. Kokurin, N.S. Averkiev. Phys. Rev. B 109, 214415 (2024)
- S. Qi, F. Jiang, J. Fan, H. Wu, S.B. Zhang, G.A. Gehring, Z. Zhang, X. Xu. Phys. Rev. B 84, 205204 (2011)
- S. Kanwal, M.T. Khan, A. Zaman, V. Tirth, A. Algahtani, T. Al-Mughanam. Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures 18, 3, 1025 (2023)
- R. Anithadevi, J. Kalpana, D. Shanthi, C. Ravichandran. Journal of Ovonic Research 19, 5, 493 (2023)
- M.S. Khan, B. Zou, A. Bukhtiar, W.G. Huang. Nanotechnology 35, 265204 (2024)
- 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)
- V.I. Okulov, E.A. Pamyatnykh, A.V. Gergert. Fiz. Met. Metall. 101, 1, 11 (2006).
- 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)
- T.E. Govorkova, V.I. Okulov. Low Temp. Phys. 44, 11, 1221 (2018)
- T.E. Govorkova, V.I. Okulov, K.A. Okulova. Low Temp. Phys. 45, 2, 234 (2019)
- T.E. Govorkova, V.I. Okulov. Phys Solid State, 64, 1, 58 (2022)
- M.S. Khan, B. Zou, S. Yao, A. Bukhtiar, W.G. Huang, Z. Zhou. JMMM, 567, 170344 (2023)
- Z.Y. Feng, L.C. Chai, Z.G. Guo, Q.N. Ren, Y.L. Jing, Y. Yang. Applied Physics A 126 896 (2020)
- 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)
- L. Shen, X. Zhang, H. Wang, J. Li, G. Xiang. JMMM 560, 169630 (2022)
- J. Li, X. Zhang, X. Wang, X. Wang, G. Xiang. Nanotechnology 35, 175708 (2024)
- J. Xue, H. Yan, W. Liu, T. Zhou, X. Zhao. J. Supercond. Nov. Magn. 34, 7 (2021)
- 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)
- A. Bandyopadhyay, N. Gupta, M. Nath, S. Chakraborty, S. Sutradhar. Vacuum 183, 109786 (2021)
- V.I. Okulov. Low Temp. Phys. 30, 11, 897 (2004)
- V.I. Okulov, L.D. Sabirzyanova, K.S. Sazonova, S.Yu. Paranchich. Low Temp. Phys. 30, 4, 328 (2004)
- 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)
- 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)
- V.I. Okulov, E.A. Pamyatnykh, V.P. Silin. Low Temp. Phys. 37, 9-10, 798 (2011)
- A.T. Lonchakov, V.I. Okulov, T.E. Govorkova, M.D. Andriichuk, L.D. Paranchich. JETP Lett. 96, 6, 444 (2012)
- 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)
- 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)
- 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)
- 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)
- V.I. Okulov, V.G. Gudkov, I.V. Zhevstovskikh, A.T. Lonchakov, L.D. Paranchich, S.Yu. Low Temp. Phys. 37, 4, 347 (2011)
- 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).
- 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)
- И.М. Цидильковский. ФТП 24, 593 (1990)
- J.K. Furdyna, J. Kossut. Diluted Magnetic Semiconductors. N. Y.: Academic Press (1988). 496 p
- S. Singh, P. Singh. Journal of Physics and Chemistry of Solids 41, 2, 135 (1980).