Об экспериментальном наблюдении спонтанной спиновой поляризации электронов в гибридизированных состояниях примесей переходных элементов в полупроводнике

Abstract

Рассмотрены экспериментальные свидетельства возможности существования спонтанной спиновой поляризации системы электронов в гибридизированных состояниях, образованных примесными атомами переходных элементов в полосе проводимости полупроводникового кристалла. Приведены детали количественной интерпретации экспериментов по температурной зависимости теплоемкости и модулей упругости кристаллов селенида ртути с примесями железа, подтверждающие как факт возможности определения из таких экспериментов наличия спиновой поляризации электронов, так и вывод о возможности существования поляризации в исследованных кристаллах. Изложено теоретическое обоснование наблюдения термодинамического аномального эффекта Холла, обусловленного спонтанно поляризованными донорными электронами примесей малой концентрации.

Розглянуто експериментальні свідчення можливості існування спонтанної спінової поляризації системи електронів в гібридизованих станах, які утворено домішковими атомами перехідних елементів в смузі провідності напівпровідникового кристала. Приведено деталі кількісної інтерпретації експериментів з температурної залежності теплоємності і модулів пружності кристалів селеніду ртуті з домішками заліза, що підтверджують як факт можливості визначення з таких експериментів наявності спінової поляризації електронів, так і висновок про можливість існування поляризації в досліджених кристалах. Викладено теоретичне обгрунтування спостереження термодинамічного аномального ефекту Холлу, обумовленого спонтанно поляризованими донорними електронами домішок малої концентрації.

The experimental evidences on the existence of spontaneous spin polarization of electrons in hybridized states, formed by impurity atoms of transition elements in the conduction band of a semiconductor crystal, are considered. The details of quantitative interpretation of the experiments on temperature dependence of heat capacity and elastic moduli of mercury selenide crystals with iron impurities are presented that support both the fact of the possibility of determining the presence of spin polarization of electrons from the experiments and the conclusion about the existence of polarization in the crystals under study. We have theoretically justified the possibility of observation of the thermodynamical anomalous Hall effect caused by the spontaneous polarization of donor electrons of the impurities of low concentration.