Высокочастотная ЭПР-спектроскопия парамагнитных центров марганца в кристаллах GaAs : Mn
Бабунц Р.А.1, Гурин А.С.1, Ильин И.В.1, Бундакова А.П.1, Музафарова М.В.1, Бадалян А.Г.1, Романов Н.Г.1, Баранов П.Г.1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: roman.babunts@mail.ioffe.ru, sasha.gurin@mail.ioffe.ru, Ivan.Ilyin@mail.ioffe.ru, BME99@mail.ru, Marina.Muzafarova@mail.ioffe.ru, Andrey.Badalyan@mail.ioffe.ru, nikolai.romanov@mail.ioffe.ru, Pavel.Baranov@mail.ioffe.ru
Поступила в редакцию: 15 июня 2021 г.
В окончательной редакции: 15 июня 2021 г.
Принята к печати: 16 июня 2021 г.
Выставление онлайн: 10 августа 2021 г.
Методы высокочастотного электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) использованы для исследования уникальных свойств центров марганца в кристалле GaAs : Mn в сильных магнитных полях при низких температурах. На частотах 94 и 130 GHz зарегистрированы переходы ЭПР в комплексе, представляющем собой ион марганца, замещающий Ga, и являющийся ионизированным акцептором MnGa2+ (A-), который связан изотропным обменным взаимодействием с делокализованной (мелкой) дыркой (MnGa2+-SH (shallow hole)). В таком комплексе MnGa2+ со спином S=5/2 связан антиферромагнитным обменным взаимодействием с мелкой дыркой с угловым моментом J=3/2. В результате сложения угловых моментов F= S+ J имеются четыре энергетических уровня с F=1, 2, 3, 4, характеризующихся вырождение 2F+1 в нулевом магнитном поле, и с нижним уровнем F=1. Проанализирована сложная система энергетических уровней этого комплекса в магнитном поле и возможность точного определения обменных взаимодействий по спектрам ЭПР. Исследован другой комплекс на основе ионизированного акцептора MnGa2+, взаимодействующего с локализованным дырочным центром, в виде диамагнитного иона O2-, замещающего As. Этот комплекс, MnGa2+-OAs2-, характеризуется аксиальной симметрией вдоль оси <111> кубического кристалла GaAs с анизотропным спектром ЭПР. Благодаря высокому фактору Больцмана, в наших исследованиях был определен порядок спиновых уровней тонкой структуры этого комплекса. Влияние больцмановского распределения населенностей уровней продемонстрировано также для комплекса MnGa2+-SH. Ключевые слова: высокочастотный ЭПР, кристалл GaAs, акцептор Mn, мелкая дырка, обменное взаимодействие.
- A.V. Komarov, S.M. Ryabchenko, O.V. Terletskii, I.I. Zheru, R.D. Ivanchuk. Zh. Eksp. Teor. Fiz. 73, 608 (1977). [Sov. Phys. JETP 46, 318 (1977)]
- J.A. Gaj, R.R. Galazka, M. Nawrocki. Solid State Commun. 25, 193 (1978)
- Semiconductor and Semimetals / Ed. J.K. Furdyna, J. Kossut. Academic, N.Y. (1988). V. 25
- H. Ohno, A. Shen, F. Matsukura, A. Oiwa, A. Endo, S. Katsumoto, Y. Iye. Appl. Phys. Lett. 69, 363 (1996)
- T. Dietl, H. Ohno. Rev. Mod. Phys. 86, 187 (2014)
- J. Schneider, U. Kaufmann, W. Wilkening, M. Baeumler, F. Kоhl. Phys. Rev. Lett. 59, 240 (1987)
- В.Ф. Мастеров, К.Ф. Штельмах, М.Н. Барбашов. ФТП 22, 654 (1988). [Sov. Phys. Semicond. 22, 4, 408 (1988)]
- Н.С. Аверкиев, А.А. Гуткин, О.Г. Красикова, Е.Б. Осипов, М.А. Рещиков. ФТП 23, 1, 73 (1989) [Sov. Phys. Semicond. 23, 44 (1989)]
- Н.С. Аверкиев, А.А. Гуткин. ФТТ 60, 2275 (2018)
- M. Glunk, J. Daeubler, L. Dreher, S. Schwaiger, W. Schoch, R. Sauer, W. Limmer, A. Brandlmaier, S.T.B. Goennenwein, C. Bihler, M.S. Brandt. Phys. Rev. B 79, 195206 (2009)
- D. Bimberg. Phys. Rev. B 18, 1794 (1978)
- V.F. Sapega, T. Ruf, M. Cardona. Phys. Status Solidi B 226, 339 (2001)
- H.C. Averkiev, A.A. Gutkin, E.B. Osipov, M.A. Reshchikov. Sov. Phys. Solid State 30, 438 (1988)
- M. Linnarsson, E. Janzen, B. Monemar, M. Kleverman, A. Thilderkvist. Phys. Rev. B 55, 6938 (1997)
- N.P. Baran, V.M. Maksimenko, Yu.G. Semenov, V.Ya. Bratus', A.V. Markov. JETP Lett. 55, 101 (1992)
- N. Almeleh, B. Goldstein. Phys. Rev. 12S, 1568 (1962)
- R. Bleekrode, J. Dieleman, H.J. Vegter. Phys. Lett. 2, 355 (1962)
- Y.J. Park, E.K. Kim, S.-K. Min, I.-W. Park, T.H. Yeom, H. Munekata, H. Kukimoto. J. Korean Phys. Society (Proc. Suppl.) 30, S113 (1997)
- M. Paw owsky, M. Piersa, A. Wo os, M. Palczewska, G. Strzelecka, A. Hruban, J. Gosk, M. Kaminska, A. Twardowski. Acta Phys. Polonica A 108, 825 (2005)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.