Ферромагнитные слои GaMnAs, полученные имплантацией ионов марганца с последующим импульсным лазерным отжигом
Российский научный фонд, 23-29-00312
Данилов Ю.А.1, Агафонов Ю.А.2, Бачурин В.И.3, Быков В.А.1, Вихрова О.В.1, Зиненко В.И.2, Калентьева И.Л.1, Кудрин А.В.1, Нежданов А.В.1, Парафин А.Е.4, Симакин С.Г.3, Юнин П.А.4, Яковлева А.А.1
1Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
2Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук, Черноголовка, Россия
3Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН, Ярославль, Россия
4Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
Email: danilov@nifti.unn.ru, vikhrova@nifti.unn.ru
Поступила в редакцию: 17 октября 2023 г.
В окончательной редакции: 17 октября 2023 г.
Принята к печати: 24 октября 2023 г.
Выставление онлайн: 6 декабря 2023 г.
Методами вторичной ионной масс-спектрометрии, рентгеновской дифракции, комбинационного рассеяния света, измерений эффекта Холла и магнетосопротивления, магнитного циркулярного дихроизма выполнено экспериментальное исследование свойств слоев, полученных имплантацией в полуизолирующий арсенид галлия ионов марганца (энергия 180 keV) с последующим отжигом импульсом эксимерного KrF лазера. Показано, что при дозах ионов от 1·1016 до 5·1016 cm-2 и плотности энергии лазера 300 mJ/cm2 формируются сильнолегированные слои p-типа проводимости, которые по совокупности результатов исследований разными методами обладают ферромагнитными свойствами с температурой Кюри, зависящей от дозы ионов и достигающей 120 K. В работе рассмотрено и учтено влияние ионного распыления на профили примеси. Обнаружено, что при последующем лазерном отжиге наблюдается сегрегация атомов Mn к поверхности GaAs. Ключевые слова: арсенид галлия, имплантация ионов Mn, лазерный отжиг, аномальный эффект Холла, ферромагнетизм, температура Кюри.
- T. Dietl, H. Ohno. Rev. Mod. Phys. 86, 187 (2014)
- T. Jungwirth, T. Wunderlich, V. Novac, K. Olejnik, B.L. Gallagher, R.P. Campion, K.W. Edmonds, A.W. Rushforth, A.J. Ferguson, P. Nemec. Rev. Mod. Phys. 86, 855 (2014)
- В.И. Фистуль. Атомы легирующих примесей в полупроводниках. Физматлит, М. (2004). 432 с
- J. Shi, J.M. Kikkawa, D.D. Awschalom, G. Medeiros-Ribeiro, P.M. Petroff, K. Babcock. J. Appl, Phys. 79, 5296 (1996)
- O.D.D. Couto, Jr., M.J.S.P. Brasil, F. Iikawa, C. Giles, C. Adriano, J.R.R. Bortoleto, M.A.A. Pudenzi, H.R. Gutierrez, I. Danilov. Appl. Phys. Lett. 86, 071906 (2005)
- Ю.А. Данилов, А.В. Круглов, M. Behar, M.C. dos Santos, L.G. Pereira, J.E. Schmidt. ФТТ 47, 9, 1567 (2005)
- С.С. Хлудков, О.Б. Корецкая. Изв. вузов. Физика 28, 107 (1985)
- M.A. Scarpulla, O.D. Dubon, K.M. Yu, O. Monteiro, M.R. Pillai, M.J. Aziz, M.C. Ridgway. Appl. Phys. Lett. 82, 1251 (2003)
- D. Burger, S. Zhou, M. Pandey, C.S. Viswanadham, J. Grenzer, O. Roshchupkina, W. Anwand, H. Reuther, V. Gottschalch, M. Helm, H. Schmidt. Phys. Rev. B 81, 115202 (2010)
- Ю.А. Данилов, H. Boudinov, О.В. Вихрова, А.В. Здоровейщев, А.В. Кудрин, С.А. Павлов, А.Е. Парафин, Е.А. Питиримова, Р.Р. Якубов. ФТТ 58, 2140 (2016)
- J.F. Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark. The Stopping and Range of Ions in Solids. Pergamon Press, N.Y. (1985)
- S. Zhou. J. Phys. D 48, 263001 (2015)
- 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)
- N. Nagaosa, J. Sinova, S. Onoda, A.H. MacDonald, N.P. Ong. Rev. Mod. Phys. 82, 1539 (2010)
- A. Arrott. Phys. Rev. 108, 1394 (1957)
- M.A. Scarpulla, R. Farshchi, P.R. Stone, R.V. Chopdekar, K.M. Yu, Y. Suzuki, O.D. Dubon. J. Appl. Phys. 103, 073913 (2008)
- А.В. Кудрин, О.В. Вихрова, Ю.А. Данилов. ПЖТФ 36, 11, 46 (2010)
- K.J. Yee, R. Chakarvorty, W.L. Lim, X. Liu, M. Kutrowski, L.V. Titova, T. Wojtowicz, J.K. Furdyna, M. Dobrowolska. J. Supercond. Nov. Magn. 18, 131 (2005)
- U.V. Desnica, I.D. Desnica-Frankovic, M. Ivanda, K.Furic, T.E. Haynes. Phys. Rev. B 55, 16205 (1997)
- K.K. Tiong, P.M. Amirtharaj, P.H. Pollak, D.E. Aspnes. Appl. Phys. Lett. 44, 122 (1984)
- J. Sapriel, Y. Nissim, B. Joukoff, J. Oudar, S. Abraham, R. Beserman. J. Phys. Coll. 45, C5-75 (1984)
- J.S. Blakemore. J. Appl. Phys. 53, R123 (1982)
- I.L. Kalentyeva, O.V. Vikhrova, Yu.A. Danilov, M.V. Dorokhin, B.N. Zvonkov, Yu.M. Kuznetsov, A.V. Kudrin, D.V. Khomitsky, A.E. Parafin, P.A. Yunin, D.V. Danilov. J. Magn. Magn. Mater. 556, 169360 (2022)
- T. Kim, M.R. Pillai, M.J. Aziz, M.A. Scarpulla, O.D. Dubon, K.M. Yu, J.W. Beeman, M.C. Ridgway. J. Appl. Phys. 108, 013508 (2010)
- K. Ando, H. Saito, K.C. Agarwal, M.C. Debnath, V. Zayets, Phys. Rev. Lett. 100, 067204 (2008)
- Sh.U. Yuldashev, Kh.T. Igamberdiev, Y.H. Kwon, S. Lee, X. Liu, J.K. Furdyna, A.G. Shashkov, T.W. Kang. Phys. Rev. B. 85, 125202 (2012)
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.