Примесный ферромагнетизм Si:P вблизи фазового перехода изолятор-металл

Abstract

Обнаружены и исследованы ферромагннитные свойства Si:P в области концентрационного фазового перехода изолятор–металл при гелиевых температурах. Для определения спиновой составляющей намагниченности из измеренных СКВИДом значений полной намагниченности образцов вычитался линейный по полю диамагнитный вклад. Спиновая намагниченность обладает характерными для ферромагнетика сильной нелинейностью с насыщением в полях порядка нескольких кЭ, а также петлей гистерезиса. Способность к намагничиванию резко убывает при смещении вглубь изоляторной стороны фазового перехода. Она, однако, сильно возрастает при близкой к половинной степени компенсации Si:P акцепторными примесями. Результаты свидетельствуют о том, что в Si:P в области перехода изолятор-металл при низких температурах триплетное состояние для части пар обменно-связанных спинов (ферромагнитная фаза) оказывается энергетически более выгодным чем синглетное (антиферромагнитная фаза), чему, в значительной степени, способствует умеренная компенсация.