Спонтанная спиновая поляризация систем примесных гибридизированных состояний электронов в полосе проводимости кристаллов

Abstract

Развито теоретическое описание спонтанной спиновой поляризации систем гибридизированных электронных состояний на донорных примесях низкой концентрации в полосе проводимости кристалла. На основе общих уравнений для энергии спинового расщепления электронного спектра, сформулированных в рамках ферми-жидкостного подхода, показано, что в системах такого рода осуществляется механизм спинового упорядочения электронов проводимости, значительно более эффективный, чем обычно рассматриваемый механизм обменного взаимодействия с магнитными примесями. В рамках модели фермижидкостных констант для случая полной поляризации системы дано обоснование возможности реализации спонтанного спинового упорядочения электронов в гибридизированных состояниях. Обсуждаются возможности обнаружения проявлений спонтанной спиновой поляризации электронной примесной системы в термодинамических свойствах (теплоемкости и модулей упругости). На основе анализа имеющихся экспериментальных данных представлены свидетельства таких проявлений.

Розвинено теоретичний опис спонтанної спінової поляризації систем гібридизованих електронних станів на донорних домішках низької концентрації в смузі провідності кристала. На основі загальних рівнянь для енергії спінового розщеплювання електронного спектру, які сформульовано у рамках фермірідинного підходу, показано, що в системах такого роду здійснюється механізм спінового впорядкування електронів провідності, який значно ефективніше, ніж механізм обмінної взаємодії з магнітними домішками, який звичайно розглядається. У рамках моделі фермі-рідинних констант для випадку повної поляризації системи дано обгрунтування можливості реалізації спонтанного спінового впорядкування електронів у гібридизованих станах. Обговорюються засоби виявлення проявів спонтанної спінової поляризації електронної домішкової системи в термодинамічних властивостях (теплоємності і модулів пружності). На основі аналізу наявних експериментальних даних представлено свідчення таких проявів.

The theoretical description of spontaneous spin polarization of electron hybridized state systems on donor impurities of low concentration in conduction band of a crystal has been developed. Based on general equations for spin splitting energy of electron spectrum, formulated within the scope of the Fermi-liquid approach, it has been shown that in such systems one occurs spin ordering mechanism of conduction electrons significantly more effective than the mechanism of exchange interaction with magnetic impurities, traditionally considered. The possibility of the realization of spontaneous spin ordering of electrons in hybridized states is substantiated within the scope of Fermiliquid constant model for the case of full polarization of a system. One discusses the possibilities of revealing the manifestations of spontaneous spin polarization of electron impurity system in thermodynamic properties (electron specific heat and elastic modulus). Analyzing available experimental data, the evidences of such manifestations are presented.