Seminarium Fizyki Ciała Stałego

GeTe jest półprzewodnikiem o wąskiej przerwie energetycznej i jednym z najprostszych ferroelektryków, o temperaturze przemiany fazowej około 625 K. W wysokotemperaturowej fazie paraelektrycznej ma strukturę soli kuchennej, w fazie ferroelektrycznej obie kubiczne, płasko centrowane podsieci anionowe i kationowe przesunięte są względem siebie wzdłuż przekątnej w przeciwnych kierunkach, co powoduje powstanie spontanicznej polaryzacji elektrycznej. GeTe domieszkowany manganem, z kolei, jest znanym półprzewodnikiem ferromagnetycznym, przy czym rozpuszczalność manganu w GeMnTe jest wyjątkowo wysoka, rzędu 50%, bez uszczerbku dla jakości struktury krystalicznej. Ferromagnetyczna temperatura Curie wzrasta wraz ze składem manganu, osiągając wartości w okolicach 200 K dla składu 50%. Jednakże, ze względu na ekranowanie przez swobodne nośniki GeMnTe współistnienie porządku ferroelektrycznego i ferromagnetycznego nie jest możliwe do wykazania przy użyciu standardowych technik badawczych stosowanych dla typowych multiferroicznych izolatorów.Zastosowanie techniki rezonansu ferromagnetycznego umożliwia badania anizotropii magnetokrystalicznej, a tym samym detekcji lokalnego pola elektrycznego w otoczeniu domieszki. Pokażę, że GeMnTe jest multiferroicznym półprzewodnikiem, w którym jednocześnie występuje uporządkowanie ferroelektryczne i ferromagnetyczne. Ponadto, te dwa porządki są ze sobą sprzężone, co umożliwia odwrócenie kierunku elektrycznego momentu dipolowego przy pomocy zewnętrznego pola magnetycznego o stosunkowo niskim natężeniu, znacznie niższym niż dla większości innych monokrystalicznych multiferroików, które zwykle wykazują słaby porządek magnetyczny lub ferroelektryczny. Odwróceniu kierunku polaryzacji ferroelektrycznej towarzyszy reorientacja łatwych i trudnych kierunków namagnesowania.