半导体所超晶格室关于磁性半导体(Ga,Mn)As的研究进展

最近《纳米快报》杂志报道了半导体所所超晶格室赵建华研究员和博士生陈林将磁性半导体(Ga,Mn)As居里温度提高到200K的研究成果，此项工作是与杨富华研究组和美国佛罗里达州立大学Stephan von Molnár教授和熊鹏教授研究组合作完成的。

(Ga,Mn)As兼具半导体和磁性材料的特征，过去十余年中受到了高度关注，已经成为磁性半导体大家族中的代表性材料，但是较低的居里温度限制了其实际应用。2009年，赵建华研究组曾利用重Mn掺杂的方法获得了居里温度为191K的(Ga,Mn)As薄膜，这是当时的国际最高纪录，相关结果发表在Appl. Phys. Lett.Vol 95, 182505, (2009)。最近他们又采用重Mn掺杂和微纳加工相结合的办法，将居里温度为180K的 (Ga,Mn)As薄膜加工成纳米尺寸条状结构，再通过低温退火将其居里温度进一步提高到200K，改写了之前创造的191K的世界最高纪录。把薄膜加工到纳米尺寸，增加了退火所需的比表面积，使得相对多的Mn间隙原子从纳米条的侧面扩散出来，故而提高了退火效率，极大地减小了对空穴载流子的补偿，增强了局域Mn离子间的相互作用，从而提高了其居里温度。这项实验结果预示着如果把居里温度更高的重Mn掺杂(Ga,Mn)As薄膜材料加工成纳米结构，有可能达到更高的居里温度，并且可以在更高的温度操作基于(Ga,Mn)As的半导体纳米自旋电子器件。

该项研究成果发表在《纳米快报》(Nano Letters, Vol. 11, 2584-2589 (2011) 网址：http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/nl201187m)

该工作得到了国家自然科学基金委、科技部和中科院的经费支持