稀磁半导体中的有序效应

我们回顾了最近开发的用于描述一类新材料——稀磁半导体的电子和磁性质的两步法。第一步，基于最先进的第一性原理电子结构计算，构建了有效的 Ising 和 Heisenberg 哈密顿量，分别描述系统的合金相稳定性和磁激发。第二步，利用统计物理的各种方法分析这些有效哈密顿量的性质。作为案例研究，详细研究了典型的稀磁半导体 Ga$_{1-x}$Mn$_x$As。除其他外，我们确定了该系统中团簇形成的可能性、各种补偿缺陷的形成能，并估算了描述系统有序倾向的短程有序参数。另一方面，通过使用最近开发的局部随机相位近似方法，我们评估了系统的居里温度，并证明了其对样品制备的强烈依赖性。我们还强调了在可靠估计系统临界温度时，适当包含磁性杂质位置随机性的重要性。最后，我们将计算出的居里温度与现有实验数据进行了比较，并简要提及了与其他理论方法的关系。