Tight-Binding-Theorie für optische und magnetische ... - E-LIB
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8.2 Wurtzit Ga 1−x Mn x N<br />
Bandstruktur von GaAs <strong>und</strong> anschliessender Abbildung auf ein Heisenberg- Modell die<br />
elektronischen <strong>und</strong> <strong>magnetische</strong>n Eigenschaften des verdünnt <strong>magnetische</strong>n Halbleiters<br />
Ga 1−x Mn x As im Rahmen aller gemachten Näherungen sinnvoll beschreiben, weil die Ergebnisse<br />
qualitativ mit verfügbaren theoretischen <strong>und</strong> experimentellen Resultaten übereinstimmen.<br />
Die Modellrechnungen bestätigen das erwartete Bild, dass für Ga 1−x Mn x As<br />
unter den hier gemachten physikalischen Annahmen (keine zusätzlichen Ladungsträger<br />
oder erhöhte Häufigkeit für Mn-Cluster) Raumtemperatur Ferromagnetismus unwahrscheinlich<br />
ist.<br />
8.2 Wurtzit Ga 1−x Mn x N<br />
8.2.1 Leitfähigkeiten <strong>und</strong> elektronische Eigenschaften<br />
Anhand der experimentellen Bef<strong>und</strong>e für dünne Filme von Ga 1−x Mn x N aus der Arbeit<br />
von Kunert et al. [82] soll nun ein elektronisches Modell parametrisiert werden, um<br />
anschliessend die <strong>magnetische</strong>n Eigenschaften theoretisch zu untersuchen. Die kritische<br />
Temperatur liegt experimentell weit unter Raumtemperatur T C ≤ 15 K <strong>und</strong> die Mn-<br />
Störstellen sind homogen auf Ga-Plätzen eingebaut, wobei die isoelektronische MnN<br />
Konfiguration mit Spin S =2vorliegt. Weiterhin liegt die experimentell erreichte Störstellenkonzentration<br />
bei x ≤ 10% <strong>und</strong> die Kristallstruktur ist Wurtzit. Zur Modellierung<br />
der elektronischen Struktur von Ga 1−x Mn x N im Rahmen eines empirischen <strong>Tight</strong>-<br />
<strong>Binding</strong>-Modells kann somit erneut auf die entwickelte Parametrisierung der Gruppe<br />
III-Nitride im EBOM für reines GaN zurückgegriffen werden. Analog zu Beschreibung<br />
von Ga 1−x Mn x As wird folglich der <strong>Tight</strong>-<strong>Binding</strong>-Hamiltonoperator sowohl um einen<br />
Zener- als auch einen nicht<strong>magnetische</strong>n Potentialstreuterm erweitert, so dass formal<br />
Gl.(8.1) zur Modellierung von Ga 1−x Mn x N verwendet wird. Da allerdings die elektronische<br />
Struktur <strong>und</strong> die Formation der Störstellenbänder etwas komplexer als bei<br />
Ga 1−x Mn x As ist, muss eine andere Vorgehensweise zur Beschreibung der Mn-Störstellen<br />
gewählt werden. Einerseits ist es aus Symmetriegründen in der Wurtzit-Struktur nicht<br />
mehr gerechtfertigt, den nicht<strong>magnetische</strong>n Potentialstreuterm V α für alle Basisorbitale<br />
identisch zu wählen, was zumindest von der Modellseite die Ausbildung von zwei<br />
energetisch unterschiedlich liegenden Störstellenbändern unterstützt. Andererseits sind<br />
Nichtdiagonalelemente für MnN nicht mehr zu vernachlässigen, wenn beispielsweise die<br />
Bandbreite <strong>und</strong> die Störstellenbandlücke der Störstellenbänder wichtig wird. Eine Möglichkeit<br />
qualitativ sinnvolle Matrixelemente für MnN <strong>und</strong> die Größe von V α anzupassen<br />
kann über die theoretische Berechnung von Transporteigenschaften <strong>und</strong> anschliessendem<br />
Vergleich zu experimentellen Daten erfolgen.<br />
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