Electronic structure of the dilute magnetic semiconductor G a 1- x M n x P from hard x-ray photoelectron spectroscopy and angle-resolved photoemission

Abstract

Byla zkoumána elektronická struktura zředěného magnetického polovodiče (DMS) Ga 0,98 Mn 0,02 P a ve srovnání s referenčním vzorkem neopjatého GaP, za použití rentgenové fotoelektronové spektroskopie (HXPS) a pevná rentgenová rentgenová spektroskopie (HARPES) při energiích přibližně 3 keV. Prezentujeme experimentální data, stejně jako teoretické výpočty, aby pochopili roli Mn dopantu při vzniku ferromagnetismu v tomto materiálu. Spektra na úrovni jádra a valenční spektra s úhlem rozděleným nebo úhlem jsou diskutovány. Konkrétně jsou experimentální data HARPESu porovnávána s volně elektronovým modelem konečného stavu výpočty a přesnější jednostupňovou teorii fotoemisí. Experimentální výsledky ukazují rozdíly mezi Ga 0,98 Mn 0,02 P a GaP v obou úhlech a v úhlu integrovaných valenčních spekter. Ga 0,98 Mn 0,02 P pásy jsou rozšířeny kvůli přítomnosti Mn nečistot, které narušují dlouhý rozsah translačního pořadí hostitelský GaP křišťál. Změny elektronové struktury vyvolané Mn jsou pozorovány v celém pásmu valence rozsah, včetně přítomnosti odlišného pásma nečistot blízkého maximálnímu pásmu valence DMS. Tyto experimentální výsledky jsou v dobré shodě s jednokrokovým výpočtem emisí a předcházejícím HARPESem studie Ga 0,97 Mn 0,03 As a GaAs [Gray a kol., Nat. Mater. 11, 957 (2012)], což demonstruje silnou podobnost mezi těmito dvěma materiály. Spektra na úrovni jádra Mn 2p a 3s také odhalují v podstatě stejný stav doping jak GaAs, tak GaP.

Description

Subject(s)

ARPES, DMS, KKR

Citation

KEQI, A., GEHLMANN, M., CONTI, G., NEMŠÁK, S., RATTANACHATA, A., MINÁR, J., PLUCIŃSKI, Ł., RAULT, J. E., RUEFF, J. P., SCARPULLA, M. A., HATEGAN, M., PÁLSSON, G. K., CONLON, C. S., EITENEER, D., SAW, A. Y., GRAY, A. X., KOBAYASHI, K., UEDA, S., DUBÓN, O. D., SCHNEIDER, C. M., FADLEY, C. S. Electronic structure of the dilute magnetic semiconductor G a 1- x M n x P from hard x-ray photoelectron spectroscopy and angle-resolved photoemission. Physical Review B, 2018, roč. 97, č. 15, s. 1-7. ISSN 2469-9950.