Fyzikální ústav Akademie věd ČR

Popisujeme experimentální pozorování spinovéhe Hallova jevu v dvojrozměrném systému děr se spinově-orbitální vazbou. Dvojrozměrná vrstva děr je součástí p-n přechodu světelné diody se speciálně navrženou koplanární geometrií, jež umožňuje zaznamenávat u opačných hran dvojrozměrného děrového systému úhlově rozlišenou polarizaci. V rovnováze leží impulsmomenty spinově rozštěpených stavů těžkých děr v rovině dvojrozměrné vrstvy. Zapneme-li napříč děrového kanálu elektrické pole, pozorujeme nenulovou složku impulsmomentu, ortogonální k této rovině, jejíž znaménko závisí na znaménku elektrického pole a nabývá u obou hran vzájemně opačných hodnot. Mikroskopické výpočty kvantového transportu vykazují pouze slabý vliv míry neuspořádanosti a tím naznačují, že popis spinového Hallova jevu v limitě čistého systému (intrinsický spinový Hallův jev) by mohl platit i pro námi studovaný systém.

Studovali jsme DC transportní vlastnosti rozředěných magnetických polovodičů na bázi (Ga,Mn)As. Koncentrace manganu se měnila v rozmezí 1.5% až 8%. Pro diskusi o datech o transportu, naměřených při nízkých teplotách, využíváme teoretického kvazičásticového modelu pásových děr, jejich konečná spektrální šířka je způsobena elastickým rozptylem na manganu a na kompenzačních defektech. Teoretické výsledky jsou v dobré shodě s naměřeným anomálním Hallovým jevem a s daty pro anizotropní podélnou magnetorezistenci.

Vytvořili jsme "středněpolní" teorii ferromagnetismu vyvolaného nositeli náboje ve zředěmých magnetických polovodičích. V porovnání se standardním Rudermanovým, Kittelovým, Kesuyovým a Yosidovým modelem je naše přiblížení lepší v tom, že umožňuje selfkonzistentně zahrnout prostorovou nehomogenitu systému, spinovou polarizaci volných nositelů, konečnou teplotu a výměnný a korelační efekt pro volné nositele…