pdf, 1.9 Mb - Walther Meißner Institut

3 Material und Methodendie Curie-Temperatur von (Ga,Mn)As in den letzten Jahren von T c = 60 K auf überT c = 170 K gesteigert werden [53], Curie-Temperaturen oberhalb Raumtemperatur erscheinenzumindest nach theoretischen Überlegungen möglich[54].Zur Herstellung von ferromagnetischem (Ga,Mn)As muss eine Dichte von mehr als10 19 cm −3 an magnetischen Mn-Atomen in den Wirtshalbleiter GaAs eingebaut werden.Da die Löslichkeit der Mn-Atome in diesen Verbindungen jedoch bei etwa 10 18 cm −3liegt, kann (Ga,Mn)As mittels Molekularstrahlepitaxie nur jenseits der Gleichgewichtsbedingungenbei Temperaturen unter 300 ◦ C (engl. Low Temperature Molecular BeamEpitaxy, kurz LT-MBE) hergestellt werden. Die Wachstumstemperatur muss dabei andie gewünschte Mn-Konzentration angepasst werden [55].Der Verbindungshalbleiter GaAs tritt in einer Zinkblendestruktur auf, die VerbindungMnAs hingegen kristallisiert in einer hexagonalen Nickelarsenidstruktur. Im Idealfallbesetzen die Mn-Atome beim Wachsen von (Ga,Mn)As die Ga-Plätze der Zinkblendestruktur(vgl. Abb. 3.1(a)).Abbildung 3.1 Mn-Positionen in (Ga,Mn)As: (a) Idealerweise besetzt das Mn-Atomeinen Ga-Platz in der Zinkblendestruktur von GaAs. Um die Edelgaskonfiguration aufrechtzu erhalten, wird ein Valenzbandelektron von Mn benötigt. Dadurch wirkt Mn indieser Konstellation als Akzeptor. (b) Besetzt das Mn einen Zwischengitterplatz im Zentrumeines Ga-Tetraeders, wirkt das Mn-Ion hingegen als doppelter Donator. Abbildungaus [33].Betrachtet man die Elektronenkonfigurationen der beteiligten Elemente Arsen, Manganund Gallium, kann erklärt werden, wie der Ferromagnetismus von (Ga,Mn)As30