Dynamic cluster magnetic subsystems in diluted magnetic semiconductor Ge1–x–ySnxMnyTe

Анотація

Робота присвячена переважно вивченню магнітних властивостей розбавленого магнітного напівпровідника Ge_1–x–ySn_xMn_yTe. Аналіз температурних залежностей дійсної частини динамічної магнітної сприйнятливості Re (χ_ac) виявив характерну «двогорбу» форму кривих, що вказує на існування принаймні двох невпорядкованих магнітних підсистем: спінового скла (лівий пік з параметром Майдоша R ≈ 0) та спін-склоподібної фази (правий пік з R = 0,017). Форму кривих Re(χ_ac) і динаміку їхньої форми зі зміною частоти зовнішнього магнітного поля Hac неможливо пояснити в рамках існуючих уявлень про статичну природу магнітних кластерів. Запропоновано та обґрунтовано принципово новий підхід, згідно з яким форма експериментальних кривих Re (χ_ac) є суперпозицією гаусових кривих, що відповідають чотирьом типам магнітних підсистем, утворених динамічними магнітними кластерами з різними просторовими розмірами: 0D, 1D, 2D та 3D. При температурах T > 0 K ці кластери є динамічними утвореннями, подібними до стоячих хвиль, розмірність яких збільшується від 0D до 3D зі збільшенням температури та амплітуди теплових коливань кристалічної ґратки. У межах запропонованої моделі уточнено поняття температури заморожування спіну T_F, яке вказує на початок, а не на завершення цього процесу. Запроваджено поняття критичних температур (T_K та β), які є симетричними щодо T_F аналогами температур Кюрі (T_C) та Кюрі–Вейса (Θ). Введено поняття інтегральної динамічної магнітної сприйнятливості, яке дозволяє кількісно оцінити динаміку кластерних магнітних підсистем під впливом зовнішніх та внутрішніх факторів. Правильність запропонованої моделі підтверджено аналізом залежностей Re (χ_ac)(T) у шаруватих кристалах. У кристалах InSe, інтеркальованих кобальтом, кількість магнітних підсистем зменшується до трьох (0D–2D) порівняно з чотирма підсистемами (0D–3D) в InSe, легованому Mn. Ми пов’язуємо це з обмеженнями, які шарувата кристалічна структура InSe накладає на максимально можливу (2D) розмірність магнітних кластерів Mn в міжшаровому просторі InSe.