Ferromagnetic transition in diluted magnetic semiconductors

• Published in: Condensed Matter Physics
• Date: 1999
• Main Author: Dietl, T.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 1999
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120538
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Ferromagnetic transition in diluted magnetic semiconductors / T. Dietl // Condensed Matter Physics. — 1999. — Т. 2, № 3(19). — С. 495-508. — Бібліогр.: 50 назв. — англ.

A summary is given of recent theoretical works on effects of the Ruderman-
 Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY) interaction between the localized spins in
 various dimensionality systems of doped diluted magnetic semiconductors (DMS). Since this interaction is long-range, its influence on the temperature and magnetic field dependencies of magnetization and spin
 splitting of the bands is evaluated in the mean field approximation,
 but by taking into consideration disorder-modified carrier-carrier interactions. Theoretical evaluations show that the hole densities, which can
 presently be achieved, are sufficiently high to drive a paramagnetic-
 ferromagnetic phase transition in bulk and modulation-doped structures of
 II-VI DMS. The results of recent magnetooptical studies on MBE-grown
 samples, containing a single, modulation-doped, 8 nm quantum well of
 Cd₁₋xMnxTe/Cd₁₋y₋zMgyZnzTe:N are shown to corroborate the theoretical expectations. These studies reveal the presence of a ferromagnetic
 transition induced by the two-dimensional hole gas. The transition occurs
 between 1.8 and 2.5 K, depending on the Mn concentration x, in agreement
 with the theoretical model. Зроблено огляд недавніх теоретичних робіт про вплив взаємодії
 Рудермана-Кіттеля-Касуї-Іоміди між локалізованими спінами у системах різної вимірності в розведених магнітних напівпровідниках
 (РМН). Оскільки ця взаємодія далекосяжна, її вплив на температурну і польову залежності намагніченості і спінове розщеплення зон
 оцінюється в наближенні середнього поля, беручи до уваги змінену
 безладом взаємодію носій-носій. Теоретичні оцінки показують, що
 експериментально досяжні густини дірок достатньо високі для того, щоб спричинити фазовий перехід парамагнетик-феромагнетик у
 тривимірних модульованих структурах II–VI РМН. Показано, що результати теоретичних обчислень підтверджуються недавніми магнетооптичними дослідженнями вирощених методом НВЕ зразків
 Cd₁₋xHnxTe/Cd₁₋₄₋₇HgyZnz:N, що містять одну модульовану квантову яму глибиною 8 nm. Ці дослідження свідчать про наявність феромагнітного переходу, спричиненого двовимірним дірковим газом.
 Перехід відбувається при температурі між 1.8 і 2.5 K, залежно від концентрації марганцю x, що узгоджується з теоретичною моделлю.