Electronic properties of the diluted magnetic semiconductors : Ga1-xMnxN, Ga1-xMnxAs, Ge1-xMnx

• Auteur / Autrice : Andrey Titov
• Direction : Henri Mariette, Erkin Kulatov, Joël Cibert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie XANES

Semiconducteurs magnétiques

Spectroscopie d'absorption

Résumé

Les propriétés électroniques de (Ga,Mn)N ont été étudiées par spectroscopie d'absorption des rayons X au seuil K du Mn. Des calculs ab-initio ont été utilisés pour interpréter les spectres d'absorption de (Ga,Mn)N. Deux pré-pics sont présents dans le seuil du Mn: le premier pré-pic est attribué aux transitions électronique vers les états 3d du Mn de spin up, tandis que le second pré-pic correspond aux transitions vers les états 3d du Mn de spin down. Cette interprétation nous permet de déterminer que l'état électronique du Mn dans (Ga,Mn)N est Mn3+: deux pré-pics sont présents dans les spectres d'absorption du Mn3+ et un seul pré-pic reste dans les spectres du Mn2+. Ce changement des spectres a été vérifié expérimentalement sur des échantillons de (Zn,Mn2+)Te et (Ga,Mn2+)As. De plus, cette interprétation permet d'étudier la distribution du Mn dans (Ga,Mn)N: la forme des spectres d'absorption suggère que la distribution du Mn est homogène dans nos échantillons de (Ga,Mn)N.

Electronic properties of the diluted magnetic semiconductor (Ga,Mn)N were studied by x-ray absorption spectroscopy at the K-edge of Mn. The measured x-ray absorption spectra were further interpreted using the ab-initio calculations. Two pre-edge absorption lines are observed in the x-ray absorption spectra: the first line was attributed to electronic transitions into 3d states of Mn of spin up, while the second line corresponds to transitions into 3d states of Mn of spin down. This interpretation allows us to determine the valence state of Mn: two absorption lines are present in the pre-edge structure of Mn3+ and only one line remains in case of Mn2+. Such a change of the pre-edge structure was checked experimentally on (Zn,Mn2+)Te and on (Ga,Mn2+)As. In addition, the distribution of Mn in (Ga,Mn)N can be studied using the interpretation: the shape of the spectra points to a homogeneous distribution of Mn in our (Ga,Mn)N samples.