(Ga,Fe)Sb 中配体 p 带与 Fe-3d 轨道的杂化

(Ga,Fe)Sb 是一种很有前景的铁磁半导体,可用于实际自旋电子器件应用,因为其居里温度($T_{\rm C}$)高于室温。然而,具有高 $T_{\rm C}$ 的铁磁性起源仍有待阐明。在此,我们使用软 X 射线角分辨光电子能谱(SX-ARPES)研究 (Ga$_{0.95}$,Fe$_{0.05}$)Sb 的价带(VB)结构,包括 Fe-3$d$ 杂质带(IB),以揭示 (Ga,Fe)Sb 中的铁磁机制。我们发现,SX-ARPES 观测到的 (Ga$_{0.95}$,Fe$_{0.05}$)Sb 的 VB 色散与 GaSb 相似,表明掺杂的 Fe 原子几乎不影响能带色散。Fe-3$d$ 共振 ARPES 谱表明,Fe-3$d$ IB 跨越费米能级($E_{\rm F}$)并与 GaSb 的 VB 杂化。这些观察结果表明,(Ga$_{0.95}$,Fe$_{0.05}$)Sb 的 VB 结构与基于磁性杂质局域化 3$d$ 电子间双交换相互作用的 IB 模型一致。结果表明,(Ga,Fe)Sb 中的铁磁性是由 Fe-3$d$ IB 与 GaSb 的配体 $p$ 带杂化形成的。