Ferromagnetism in Mn-doped Chalcopyrite AlGaAs₂ and (Al,Ga)As Semiconductors

낮은 농도의 3d-금속 M n이 도핑된 chalcopyrite(CH)-AlAs, CH-GaAs, 그리고 CH-AlGaAs₂ 반도체에 대하여 제일 원리 계산법을 사용하여 전자적 구조 및 자기적 성질을 연구하였다. 원자 결함이 없는 CH-AlGaAs₂:Mn은 강자성 성질을 보이고 반금속의 특성을 나타낸다. Mn 불순물이 Ga 원자와 치환으로 도핑 된 CH-Al(Ga,Mn)As₂ 계 M n은 높은 자기모멘트를 가진다. 이것은 Mn-3d 밴드와 As-4p 밴드와의 상호 결합 때문으로 유도된다. 부분적으로 채워지지 않은 As-4p 상태가 형성되면서 홀의 파동이 3d 전자와 중첩되어 홀이 M n 자기 모멘트와 결합된다. 따라서 홀 캐리어가 개입하는 이중-상호교환 결합(double-exchange coupling)의 특성으로 높은 자기모멘트의 강자성 특성을 가지게 된다. CH-AlAs와 CH-GaAs 계에 대한 전자적 구조 및 자기적 성질에 대한 결과를 CH-Al(Ga,Mn)As₂와 비교하였다.