磁性掺杂半导体中的调幅纳米分解

本综述介绍了自旋电子材料（如磁性掺杂半导体）在三维和二维晶体生长条件下，调幅纳米分解在计算材料设计、实验实现及控制方法方面的最新进展。文中讨论了结合第一性原理计算与动力学蒙特卡洛模拟对纳米分解的计算描述，并探讨了用于可视化双相和调幅纳米分解（化学相分离）以及纳米沉淀（晶体学相分离）的广泛技术手段，包括电子显微镜、同步辐射、扫描探针和离子束方法；这些现象出现在过渡金属（TM）杂质浓度超过溶解度极限的一系列半导体化合物中。文章强调了生长条件、浅能级杂质共掺杂、动力学势垒和表面反应在控制磁性阳离子聚集中的作用。根据理论模拟和实验结果，富 TM 区域以纳米点（{\em dairiseki} 相）或纳米柱（{\em konbu} 相）的形式出现在宿主半导体中。本文特别关注 Mn 掺杂的 III 族砷化物和锑化物、TM 掺杂的 III 族氮化物、Mn 和 Fe 掺杂的 Ge，以及 Cr 掺杂的 II 族硫族化合物，在这些材料中，持续至室温以上的铁磁特性与纳米分解的存在相关，并解释了这些化合物具有应用价值的光磁和磁输运性质。最后指出，调幅纳米分解可被视为一类新型的自下而上纳米制造方法。