张浩杰 张茹菲 傅立承 顾轶伦 智国翔董金瓯 赵雪芹 宁凡龙2)†

1) (浙江大学物理学系, 浙江省量子技术与器件重点实验室, 杭州 310027)

2) (南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心, 南京 210093)

利用高温固相反应法, 成功合成了一种新型块状稀磁半导体(La1–xSrx)(Zn1–xMnx)SbO(x = 0.025, 0.05,0.075, 0.1).通过(La3+, Sr2+)、(Zn2+, Mn2+)替换, 在半导体材料LaZnSbO中分别引入了载流子与局域磁矩.在各掺杂浓度的样品中均可观察到铁磁有序相转变, 当掺杂浓度x = 0.1时, 其居里温度Tc达到了27.1 K,2 K下测量获得的等温磁化曲线表明其矫顽力为5000 Oe.(La1–xSrx)(Zn1–xMnx)SbO与“1111”型铁基超导体母体LaFeAsO、“1111”型反铁磁体LaMnAsO具有相同的晶体结构, 且晶格参数差异很小, 为制备多功能异质结器件提供了可能的材料选择.

1 引 言

稀磁半导体(diluted magnetic semiconductors DMS)兼具半导体和铁磁体的特性, 在自旋电子器件领域具有广阔的应用前景[1,2].在过去的20年中, III-V族半导体(Ga, Mn)As中铁磁有序的出现引起了人们极大的兴趣[3,4].目前, 当Mn的掺杂量为12%时, (Ga, Mn)As具有最高的居里温度, 为200 K[5,6].对于(Ga, Mn)As稀磁半导体, 通过(Ga3+, Mn2+)替换将Mn原子掺入GaAs中,同时也引入了载流子和局域磁矩, 因此很难独立研究二者在铁磁机制中的单独作用.同时, 一些Mn原子还会进入间隙位置, 使得研究更加困难.另一方面, 尽管(Ga, Mn)As铁磁有序的起源尚有争议, 但普遍认为是载流子与磁性离子之间的相互作用导致铁磁有序的产生[2].

近年来, 一系列与铁基超导体具有相似结构的新型块材稀磁半导体相继出现[19], 如“111”型Li(Zn, Mn)As[20,21], “1111”型 (La, Ca)(Zn, Mn)SbO[10]、SrF(Zn, Cu, Mn)Sb[15], “122”型 (Ba, K)(Zn,Mn)2As2[22]、(Ca, Na)(Zn, Mn)2Sb2[23].其中, (Ba,K)(Zn, Mn)2As2稀磁半导体的居里温度最高, 已经达到了230 K[24].在表1中, 我们列出 “1111”型稀磁半导……