Efeitos da incorporação de Mn em filmes nanocristalinos Ga IND. 1-x Mn IND. xAs preparados por sputtering

Resumo

A incorporação de Mn ao GaAs apresenta interesse destacado atualmente pela demonstrada capacidade do Mn em produzir buracos livres e ferromagnetismo nos compostos Ga(1-x)Mn(x)As (x entre 0 e 0,05). Acredita-se que nestes materiais os buracos associados à presença de sítios Mn+2 são também intermediários da interação ferromagnética entre os íons de Mn da rede, tornado o Ga(1-x)Mn(x)As um candidato interessante para a produção de dispositivos com efetivo controle de spin (spintrônica).Neste trabalho produziremos e analisaremos filmes nanocristalinos de Ga(1-x)Mn(x)As com diferentes concentrações de Mn, os quais serão depositados por co-sputtering de um alvo de GaAs policristalino recoberto por pequenas lâminas de Mn, em atmosfera de Ar ou Ar+H2. Nosso intuito é investigar em detalhe os efeitos de diferentes concentrações de Mn sobre as propriedades ópticas, elétricas, e magnéticas dos filmes de Ga(1-x)Mn(x)As preparados por sputtering, bem como a correlacionar estas propriedades com a estrutura e os parâmetros de deposição dos filmes. Medidas de micro-Raman, microanálise eletrônica (EDX), e difração de raios-X dos filmes já produzidos indicam que os filmes são nanoestruturados, e que não há qualquer indício de segregação de Mn em amostras com valores de x menores que 0,15. Resultados iniciais de EXAFS das amostras produzidas indicam ainda que o Mn entra em sítios substitucionais da rede, ou seja, de maneira similar à que ocorre no GaMnAs monocristalino com propriedades ferromagnéticas. Medidas preliminares de condutividade elétrica, na ausência de campo magnético, mostraram um aumento importante da resistividade em nossos filmes mais condutores de Ga(1-x)Mn(x)As a temperaturas em torno de 100K, a qual corresponde aproximadamente à TC do Ga1-xMnxAs monocristalino. Medidas de susceptibilidade magnética não mostraram a existência de fases ferromagnéticas até a temperatura de 2K. Estes resultados indicam que, apesar da inexistência de ordem ferromagnética de longo alcance, a interação local entre os momentos magnéticos dos íons Mn com os elétrons de condução no GaMnAs preparado por sputtering pode ser similar à observada no equivalente monocristalino com propriedades ferromagnéticas.