Исследование поможет реализовать спинтронный потенциал магнитных полупроводников

Сотрудники Национальной лаборатории Беркли совместно с учеными Университета Нотр-Дам определили происхождение носителей заряда, ответственных за ферромагнитные свойства (Ga,Mn)As. Как полупроводник, по уровню коммерческого применения арсенид галлия уступает только кремнию. Легирование марганцем превращает его в магнитный полупроводник, пригодный для применения в спинтронике. Использование спина электронов для чтения и записи данных открывает способ создания более миниатюрных, дешевых и быстродействующих средств хранения и обработки данных.

Хорошо известно, что обменное взаимодействие между ионами марганца, упорядочивающее магнитные моменты в веществе, осуществляется в (Ga,Mn)As дырками. Однако, до сих пор многими считалось, что эти носители положительного заряда принадлежат валентной энергетической зоне.

В новой работе, представленной в журнале Nature Materials, показано, что дырки (носители положительного заряда) в (Ga,Mn)As, контролирующие точку Кюри (температуру, при которой ферромагнетики становятся парамагнетиками), на самом деле расположены в примесной зоне.

Сторонники «валентной модели» отвергали возможность существования отдельной примесной зоны при концентрациях марганца более 2%.

Новое понимание механизма ферромагнитности (Ga,Mn)As позволит целенаправленно добиваться увеличения ширины и заполненности примесной зоны в процессе производства этого материала и, таким образом, осознанно повышать его полезность для спинтроники.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI