(Ga,Cr)As 中的磁相互作用与输运

本文报道了 (Ga,Cr)As 的磁性、输运和结构性质。闪锌矿结构的 Ga$_{1-x}$Cr$_{x}$As 通过低温分子束外延 (MBE) 生长。在低浓度 x$\sim$0.1 下，该材料表现出与合金无规磁性相关的异常磁性质。在低温下，由于具有量级为 10-10$^2$$\mu_B$ 的大偶极矩的铁磁单元（极化子或团簇）的取向排列，磁化强度 M(B) 随磁场增加而迅速增大。标准的超顺磁模型不足以描述磁化强度 M(B,T) 的磁场和温度依赖性。为了解释低温下的 M(B)，我们采用了分布磁矩 (DMM) 模型，在该模型中极化子或离子团簇具有磁矩分布。还发现磁化率随温度降低而增加，但在 T=4 K 以下饱和。反磁化率遵循线性 T 的 Curie-Weiss 定律，并外推得到磁转变温度 $\theta$=10 K。在磁输运测量中，发现室温电阻率为 $\rho$=0.1 $\Omega$cm，空穴浓度约为 $10^{20}$ cm$^{-3}$，表明 Cr 也可以像 Mn 一样作为受主。在室温以下，电阻率随温度降低而迅速增加，并在低温下表现出强绝缘性。电导率在很宽的电导率范围内遵循 exp[-(T$_1$/T)$^{1/2}$]，这可能是极化子或团簇之间隧穿的证据。