摘要：GeTe基稀磁半导体材料因具有可独立调控载流子浓度和磁性离子浓度的特性而受到广泛关注.本文利用脉冲激光沉积技术制备了该体系的单晶外延薄膜,并通过高价态Bi元素部分取代Ge元素的方法实现了材料中载流子类型从空穴向电子的转变,即制备出N型GeTe基稀磁半导体.测量结果表明,无论是室温还是低温下的Hall电阻曲线皆呈现负斜率,说明体系中载流子是电子;并且当Bi掺杂量达到32%时,电子浓度为1021/cm3.变温输运性质的测量证明体系的输运行为呈现半导体特征.通过测量低温10 K下的绝热磁化曲线,在高Bi掺杂体系中观测到了明显的铁磁行为,而低于32%Bi掺杂量的体系中未观察到.这一结果说明,高掺杂Bi的替代导致载流子浓度的增加,促进了载流子传递Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida相互作用,使得分散的Fe-Fe之间产生磁耦合作用,进而形成铁磁有序态.

关键词：稀磁半导体 外延薄膜 铁磁有序态 

单位：南京航空航天大学理学院应用物理系; 南京210006; 苏州大学物理科学与技术学院; 苏州215006; 中国计量大学材料科学与工程学院; 杭州310018; 中国科学院强磁场科学中心; 合肥230031; 扬州大学物理科学与技术学院; 合肥230031; 苏州科技大学数理学院江苏省微纳热流技术与能源应用重点实验室; 扬州225009