Hàm cảm ứng spin trong bán dẫn từ pha loãng

Bài viết trình bày việc xác định tương quan từ trong bán dẫn từ pha loãng thông qua khảo sát hàm cảm ứng spin cho mô hình mạng Kondo. Giả thiết hệ bán dẫn từ pha loãng có thể tồn tại ở trạng thái sắt từ, hàm cảm ứng spin tĩnh ở pha thuận từ cho mô hình được xác định trên cơ sở của lý thuyết trường trung bình động.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hàm cảm ứng spin trong bán dẫn từ pha loãng54 Nguyễn Hữu Nhã, Phan Văn Nhâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 05(42) (2020) 54-59 05(42) (2020) 54-59 Hàm cảm ứng spin trong bán dẫn từ pha loãng Spin suceptibility function in diluted magnetic semiconductor Nguyễn Hữu Nhãa, Phan Văn Nhâmb,c,* Huu Nha Nguyena, Van Nham Phanb,c,* a Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam b Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Cao, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam c Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Duy Tân, Đà Nẵng, Việt Nam a Department of Theoretical Physics, VNUHCM-University of Science, Ho Chi Minh City, 700000, Vietnam b Institute of Research and Development, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam c Faculty of Nature Sciences, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam (Ngày nhận bài: 02/9/2020, ngày phản biện xong: 15/9/2020, ngày chấp nhận đăng: 22/9/2020)Tóm tắtTrong bài báo này chúng tôi xác định tương quan từ trong bán dẫn từ pha loãng thông qua khảo sát hàm cảm ứng spincho mô hình mạng Kondo. Giả thiết hệ bán dẫn từ pha loãng có thể tồn tại ở trạng thái sắt từ, hàm cảm ứng spin tĩnh ởpha thuận từ cho mô hình được xác định trên cơ sở của lý thuyết trường trung bình động. Kết quả tính số khẳng địnhhàm cảm ứng spin phân kỳ khi nhiệt độ tiến tới một giá trị xác định, là nhiệt độ tới hạn của chuyển pha trạng thái thuận-sắt từ của hệ. Ảnh hưởng của sự pha tạp và tương tác từ lên bức tranh chuyển pha vì vậy được thảo luận.Từ khóa: Hàm cảm ứng spin tĩnh; bán dẫn từ pha loãng; lý thuyết trường trung bình động.AbstractThis paper discusses the magnetic correlations in diluted magnetic semiconductor from signatures of the static spinsusceptibility function for the Kondo lattice model. Suppose that the system may stabilize in the ferromagnetic state, thestatic spin susceptibility function in the paramagnetic state is evaluated in the framework of dynamical mean-fieldtheory. Numerical results clarify a divergence of the static spin susceptibility when temperature reaches a critical valueso called a paramagnetic-ferromagnetic transition temperature. Under influence of the doping and magnetic exchange,the phase transition is discussed.Keywords: Static spin susceptibility function; diluted magnetic semiconductor; dynamical mean-field theory.1. Mở đầu trong công nghệ spintronics [1, 2]. Khi pha tạp Với khả năng đồng thời lưu trữ và xử lý một lượng rất nhỏ các ion từ (ví dụ Mn) trongthông tin, bán dẫn từ pha loãng (DMS) đã trở hợp chất bán dẫn (ví dụ GaAs), trên các mức 3dthành một vật liệu thu hút sự tập trung nghiên của các ion từ hình thành các mômen từ địnhcứu rất lớn và hứa hẹn nhiều ứng dụng vượt trội xứ và dải tạp của lỗ trống [3]. Những lỗ trống*Corresponding Author: Van-Nham Phan, Institute of Research and Development, Duy Tan University, Da Nang,550000, Vietnam; Faculty of Nature Sciences, Duy Tan University, Da Nang, 550000, Vietnam;Email: phanvannham@duytan.edu.vn Nguyễn Hữu Nhã, Phan Văn Nhâm / Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Duy Tân 05(42) (2020) 54-59 55này vừa tham gia dẫn điện, vừa tương quan từ vậy, để mô tả tính chất của hạt tải, chúng tôi sửvới các mômen từ định xứ. Bức tranh tương dụng mô hình mạng Kondo. Hamiltonian củaquan từ của hệ khi đó thường được mô tả bởi mô hình mạng Kondo được viết dưới dạngmô hình trao đổi động năng hoặc mô hìnhZener p-d [1, 2]. Trong trường hợp tương táctrao đổi mạnh, các mô hình trên có thể đưa vềmô hình trao đổi kép [2], hoặc ngược lại, khitương tác trao đổi nhỏ, ta có thể sử dụng môhình RKKY để mô tả tính chất tương quan của trong đó và là các toán tử sinh và huỷ lỗhệ [4]. Trong trường hợp pha tạp thấp, người ta trống có spin tại nút mạng tinh thể i. Số hạngluôn quan sát được trạng thái sắt từ (FM) trong đầu tiên trong Hamiltonian (1) vì vậy mô tả sựhệ DMS khi nhiệt độ đủ nhỏ [4-6]. Khi nhiệt độ nhảy nút của hạt tải giữa các nút mạng tinh thểlớn hơn giá trị tới hạn, hệ ở trạng thái thuận từ gần nhất với tích phân nhảy nút t. Số hạng thứ(PM). Giá trị tới hạn này được gọi là nhiệt độ hai thể hiện tương tác trao đổi trên cùng mộtchuyển pha thuận-sắt từ (PM-FM). Việc tìm ra nút giữa spin của hạt tải và spin định xứ tạivật liệu DMS với chuyển pha PM-FM ở nhiệt nút mạng tinh thể . Xem xét spin định xứ tạiđộ phòng luôn là đề tài hấp dẫn các nhà nghiên nút mạng tinh thể ở dạng lượng tử và coi nhưcứu vì khả năng ứng dụng trong công nghệ tương tác trao đổi dọc theo trục z đóng vai tròhiện đại. chủ đạo, chúng tôi quan tâm tới tương tác trao Tuy nhiên, để có thể tìm ra được vật liệu có đổi dạng Hund, hay số hạng tương tác trở thànhtính chất như vậy, trước hết chúng ta phải tìmhiểu cơ chế của chuyển pha PM-FM. Thôngthường, quá trình chuy ...