Мягкие рентгеновские эмиссионные спектры и ферромагнетизм в широкозонных легированных полупроводниках

Анотація

Проведены исследования резонансных и нерезонансных рентгеновских эмиссионных L-спектров примесей в полупроводниковых соединениях ZnS:Mn, ZnO:Mn, ZnO:Co, Cu₂O:Mn. Из анализа рентгеновских эмиссионных Mn L_2,3 -спектров Zn_1-xMn_xS (x = 0,1-0,3) установлено, что примеси Mn не образуют кластеры в решетке ZnS. Исследования Mn L_2,3-спектров и электронной структуры эпитаксиальных пленок Zn_0,8Mn_0,2O, отожженных при различных температурах, показали, что причиной наблюдаемого подавления ферромагнетизма при T > 600 °C является сегрегация атомов Mn. В этом случае атомы Mn занимают как позиции Zn, так и входят в междоузлия. Для Zn_1-xCo_xO (x = 0,02, 0,06 и 0,10) установлено отсутствие свободных носителей, которые могли бы быть ответственными за наличие обменного взаимодействия между ионами Co. Рентгеновские эмиссионные Mn L2,3 -измерения показывают, что в легированных Mn оксидах Cu₂O, синтезированных при 650 и 800 °С, атомы Mn находятся как в междоузлиях, так и замещают узлы Cu, однако конфигурации этих дефектов зависят от температуры синтеза. Уменьшение температуры Кюри с температурой синтеза может быть объяснено появлением антиферромагнитного сверхобмена между замещающими атомами Mn через кислород.