Создание ферромагнитного полупроводника GaMnAs комбинированным лазерным методом

Abstract

Исследованы слои GaMnAs, изготовленные методом импульсного лазерного нанесения в вакууме на подложках полуизолирующего GaAs. В процессе создания структур варьировалась температура подложки в интервале от 200 до 350oC, а толщина слоев составила ~ 50 nm. Образцы изготовленных структур подвергались отжигу импульсами эксимерного KrF-лазера. Анализ спектров комбинационного рассеяния отожженных образцов с использованием аппроксимации их функциями Лоренца показал, помимо пиков в области LO- и ТО-мод GaAs, наличие связанной фонон-плазмонной моды. В результате отжига наблюдается значительное возрастание дырочной проводимости слоев (сопротивление уменьшается от значений Rs~107-109 Ω до Rs~ 900-3000 Ω). Существенным образом изменяется вид магнитополевой зависимости намагниченности при комнатной температуре: происходит переход от нелинейной характеристики с петлей гистерезиса для исходного образца (появляющейся вследствие присутствия в нем включений соединения MnAs c температурой Кюри выше комнатной) к линейному характеру поведения для отожженного образца. Изучение гальваномагнитных свойств при температурах от 10 до 150 K показывает существование ферромагнетизма в слоях GaMnAs с температурой Кюри, достигающей 90 K. Наблюдаемые эффекты позволяют заключить, что применяемое импульсное лазерное воздействие приводит к модификации (растворению) включений MnAs, электрической активации Mn и, как следствие, к образованию однофазного ферромагнитного полупроводника GaMnAs. Ключевые слова: импульсное лазерное нанесение, импульсный лазерный отжиг, ферромагнитный полупроводник.