Создание ферромагнитного полупроводника GaMnAs комбинированным лазерным методом
Вихрова О.В.1, Данилов Ю.А.1, Здоровейщев Д.А.1, Калентьева И.Л.1, Кудрин А.В.1, Лесников В.П.1, Нежданов А.В.1, Парафин А.Е.2
1Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
2Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
Email: vikhrova@nifti.unn.ru
Поступила в редакцию: 24 марта 2023 г.
В окончательной редакции: 24 марта 2023 г.
Принята к печати: 28 марта 2023 г.
Выставление онлайн: 30 апреля 2023 г.
Исследованы слои GaMnAs, изготовленные методом импульсного лазерного нанесения в вакууме на подложках полуизолирующего GaAs. В процессе создания структур варьировалась температура подложки в интервале от 200 до 350oC, а толщина слоев составила ~ 50 nm. Образцы изготовленных структур подвергались отжигу импульсами эксимерного KrF-лазера. Анализ спектров комбинационного рассеяния отожженных образцов с использованием аппроксимации их функциями Лоренца показал, помимо пиков в области LO- и ТО-мод GaAs, наличие связанной фонон-плазмонной моды. В результате отжига наблюдается значительное возрастание дырочной проводимости слоев (сопротивление уменьшается от значений Rs~107-109 Ω до Rs~ 900-3000 Ω). Существенным образом изменяется вид магнитополевой зависимости намагниченности при комнатной температуре: происходит переход от нелинейной характеристики с петлей гистерезиса для исходного образца (появляющейся вследствие присутствия в нем включений соединения MnAs c температурой Кюри выше комнатной) к линейному характеру поведения для отожженного образца. Изучение гальваномагнитных свойств при температурах от 10 до 150 K показывает существование ферромагнетизма в слоях GaMnAs с температурой Кюри, достигающей 90 K. Наблюдаемые эффекты позволяют заключить, что применяемое импульсное лазерное воздействие приводит к модификации (растворению) включений MnAs, электрической активации Mn и, как следствие, к образованию однофазного ферромагнитного полупроводника GaMnAs. Ключевые слова: импульсное лазерное нанесение, импульсный лазерный отжиг, ферромагнитный полупроводник.
- M. Tanaka. Jpn. J. Appl. Phys. 60, 010101 (2021)
- C. Song, B. Cui, F. Li, X. Zhou, F. Pan. Prog. Mater. Sci. 87, 33 (2017)
- A. Hirohata, K. Yamada, Y. Nakatani, I.-L. Prejbeanu, B. Dieny, P. Pirro, B. Hillebrands. J. Magn. Magn. Mater. 509, 166711 (2020)
- L.B. Chandrasekar, K. Gnanasekar, M. Karunakaran. Superlatt. Microstruct. 136, 106322 (2019)
- S. Bhatti, R. Sbiaa, A. Hirohata, H. Ohno, S. Fukami, S.N. Piramanayagam. Mater. Today 20, 9, 530 (2017)
- M. Tanaka, S. Ohya, P.N. Hai. Appl. Phys. Rev. 1, 011102 (2014)
- T. Dietl, H. Ohno, F. Matsukura, J. Cibert, D. Ferrand. Science 287, 1019 (2000)
- K. Khazen, H.J. von Bardeleben, J.L. Cantin, A. Mauger, L. Chen, J.H. Zhao. Phys. Rev. B 81, 235201 (2010)
- K. Takamura, F. Matsukura, Y. Ohno, H. Ohno. J. Appl. Phys. 81, 8, 4862 (1997)
- P.N. Hai, W. Nomura, T. Yatsui, M. Ohtsu, M. Tanaka. Appl. Phys. Lett. 101, 193102 (2012)
- I.L. Kalentyeva, O.V. Vikhrova, Yu.A. Danilov, M.V. Dorokhin, B.N. Zvonkov, Yu.M. Kuznetsv, A.V. Kudrin, D.V. Khomitsky, A.E. Parafin, P.A. Yunin, D.V. Danilov. J. Magn. Magn. Mater. 556, 169360 (2022)
- I.T. Yoon, T.W. Kang. J. Magn. Magn. Mater. 321, 2257 (2009)
- W. Limmer, M. Glunk, S. Mascheck, A. Koeder, D. Klarer, W. Schoch, K. Thonke, R. Sauer, A. Waag. Phys. Rev. B 66, 205209 (2002)
- K. Wan, J.F. Young. Phys. Rev. B 41, 10772 (1990)
- О.В. Вихрова, Ю.А. Данилов, Б.Н. Звонков, И.Л. Калентьева, Ю.М. Кузнецов, А.В. Нежданов, А.Е. Парафин, Д.В. Хомицкий, И.Н. Антонов. ФТТ 63, 3, 346 (2021)
- J. Paitz. Krist. Techn. 7, 9, 999 (1972)
- H. Onho. J. Magn. Magn. Mater. 200, 110 (1999)
- A. Arrott. Phys. Rev. 108, 1394 (1957)
- Y.L. Soo, G. Kioseoglou, S. Kim, X. Chen, H. Luo, Y.H. Kao, Y. Sasaki, X. Liu, J.K. Furdyna. Appl. Phys. Lett. 80, 2654 (2002)
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.