Półprzewodniki półmagnetyczne (diluted magnetic semiconductors) to takie meteriały półprzewodnikowe, w których część atomów została zastąpiona domieszkami magnetycznymi. Połączenie zalet półprzewodników i magnetyków otwiera zupełnie nowe pola badań i potencjalnych zastosowań. Pomysł wykorzystania w elektronice spinu zamiast ładunku elektronu (idea spintroniki) w przyszłości może pozwolić na przepływ prądu bez przepływu elektronów.

Temperatura krytyczna
Jednym z podstawowych parametrów tego materiału jest temperatura Curie (T_c), w której GaMnAs przechodzi z fazy paramagnetycznej do fazy uporządkowanej magnetycznie. Własności magnetyczne badanego kryształu manifestują się w zmianie oporu oraz zjawisku Halla. Stan magnetyczny próbki (cienka warstwa GaMnAs na GaAs) można określić śledząc ewolucję histerez. Temperatura, w której histereza znika (a próbka staje się paramagnetyczna) to T_c (patrz rys.1 poniżej).

Rys.1 Histereza w napięciu Halla zmierzona dla różnych temperatur

Anizotropia magnetyczna
Ze względu na anizotropię magnetyczną (wektor namagnesowania bardziej lubi być w pewnych kierunkach niż innych) opór próbki zależy od kierunku przepływu prądu oraz zewnętrznego pola magnetycznego. Analiza otrzymanych histerez (rys. 2) mówi nam wiele o charakterystycznych kierunkach w warstwie oraz pozwala projektować nowe, bardziej efektywne z punktu widzenia zastosowań, materiały.

Rys.2 Pomiar oporu półrzewodnika półmagnetycznego Ga1-xMnxAs w funkcji pola magnetycznego. Badając podobne histerezy możemy dużo powiedzieć o zachowaniu magnetycznych atomów w próbce

Wpływ ciśnienia
Temperatura Curie zależy między innymi od koncentracji swobodnych dziur, które pośredniczą w oddziaływaniu magnetycznym między jonami Mn. W półprzewodniku można tę koncentrację zmieniać, co pozwala na przesuwanie T_c. My postanowiliśmy zbadać, jak ściskanie kryształu wpływa na temperaturę Curie.
Okazuje się, że ciśnienie może zarówno zwiększać, jak i zmniejszać T_c. Pierwsze pomiary wskazują, że zależy to od stopnia lokalizacji funkcji falowej nośników na jonie magnetycznym - innymi słowy, inaczej sytuacja wygląda dla próbek, w których funkcja falowa elektronów jest skupiona koło jonu Mn, a inaczej dla rozciągłej funkcji falowej. Planujemy w najbliższym czasie przeprowadzenie badań na serii próbek różniącej się stopniem lokalizacji, by zweryfikować tę hipotezę.