Study of the structure of ferromagnetic semiconductors by x-ray scattering methods

Abstract

We studied epitaxial layers of Gallium Manganese Arsenide by various x-ray scattering methods. Since the positions of the Mn dopant in the a host GaAs lattice are crucial for magnetic properties of this material, we focused mainly on a development of the laboratory diffraction method capable to identify Mn in particular crystallographic positions. From the measured diffracted intensity distributed along Crystal Truncation Rods, it is possible deduce the density of Mn interstitials in two non-equivalent crystallographic positions. It is possible to decrease the interstitial Mn density by annealing. We demonstrated our method on severally annealed epitaxial layer. The depth profile of interstitial density was determined after each annealing. The annealing process was simulated by the solving of the Drift- Diffusion equations. From the comparison with the experimentally determined interstitial densities, we estimated the diffusivity of Mn interstitials in the GaAs lattice. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)

Studovali jsme epitaxní vrstvy arsenidu gallia a manganu různými metodami RTG rozptylu. Protože polohy Mn dopantu v hostitelské mřížce arsenidu gallia jsou zcela zásadní pro magnetické vlastnosti tohoto materiálu, zaměřili jsme se hlavně na vývoj laboratorní difrakční metody schopné identifikovat mangan v konkrétních krystalografických polohách. Z naměřené difraktované intenzity rozložené podél useklic je možné dovodit hustotu Mn intersticiálů ve dvou neekvivalentních krystalografických polohách. Žíháním je možno snižit hustotu Mn intersticiálů. Demonstrovali jsme naši metodu na epitaxní vrstvě, která prošla několikerým žíháním. Po každém z nich byl určen hloubkový profil hustoty intersticiálů. Proces žíhání byl simulován řešením drift-difuzních rovnic. Z porovnání s experimentálně určenými koncentracemi intersticiálů jsme odhadli difusivitu Mn intersticiálů v mřížce arsendiu gallia. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)