High-temperature ferromagnetism in heavily Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb

Abstract

We show high-temperature ferromagnetism in heavily Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga1−x,Fex)Sb (x = 23% and 25%) thin films grown by low-temperature molecular beam epitaxy. Magnetic circular dichroism spectroscopy and anomalous Hall effect measurements indicate intrinsic ferromagnetism of these samples. The Curie temperature reaches 300 K and 340 K for x = 23% and 25%, respectively, which are the highest values reported so far in intrinsic III-V ferromagnetic semiconductors.

Observation of spontaneous spin-splitting in the band structure of an n-type zinc-blende ferromagnetic semiconductor

“…In fact, however, although the realisation of high- T C ferromagnetism in (Ga,Mn)N is still challenging, several experimental results have reported strong ferromagnetism in FMSs with narrow-gap hosts such as InAs, GaSb and InSb. For instance, remarkably high T C (>300 K) has been recently realized in molecular beam epitaxy (MBE) grown Fe-doped FMS, (Ga,Fe)Sb343536. Mn-doped narrow-gap FMSs grown by metal organic chemical vapour deposition (MOVPE) such as (In,Mn)As3738, (In,Mn)Sb39 are other intriguing cases that show very high T C .…”

“…Mn-doped narrow-gap FMSs grown by metal organic chemical vapour deposition (MOVPE) such as (In,Mn)As3738, (In,Mn)Sb39 are other intriguing cases that show very high T C . Although the mechanism of these high- T C ferromagnetism is still not clearly understood, the resonance in energy of the magnetic impurity levels and the CB or VB of the host materials has been proposed as an important factor21233133343536, which was not considered in the mean-field Zener model. Building an appropriate unified model for FMSs thus remains an unsolved theoretical challenge.…”

Однофазные эпитаксиальные слои InFeSb с температурой Кюри выше комнатной

“…3 представлены зависимости магнетосопротивления при 300 и 77 K для случая ориентации магнитного поля перпендикулярно плоскости структур. Подобный вид за-висимостей R H (H) и магнетосопротивления наблюдался для слоев GaFeSb [3]. Обращает на себя внимание то, что в слое InFeSb, полученном при комнатной темпера-туре, также наблюдаются спин-зависимые транспортные явления (рис.…”

“…В последнее время появились работы, показываю-щие возникновение собственного ферромагнетизма у полупроводниковых матриц A 3 B 5 , сильно легированных атомами железа, в частности InFeAs [1,2], GaFeSb [3], AlFeSb [4]. При этом слои GaFeSb демонстрируют фер-ромагнетизм, проявляющийся в магнитотранспортных и магнитооптических свойствах, вплоть до комнатной температуры [3].…”

“…При этом слои GaFeSb демонстрируют фер-ромагнетизм, проявляющийся в магнитотранспортных и магнитооптических свойствах, вплоть до комнатной температуры [3]. Согласно выполненным эксперимен-тальным работам, в матрицы полупроводников InAs, GaSb и AlSb можно вводить значительное количество Fe (до 8% относительно содержания In для InFeSb, до 25% относительно содержания Ga в GaFeSb и до 10% относительно содержания Al в AlFeSb) без образования включений второй фазы.…”