Исследовательской группе из японского Университета Тохоку удалось прояснить происхождение ферромагнетизма в арсениде галлия (GaAs), легированном марганцем. Это открытие ускорит разработку практичных устройств спинтроники.

GaAs, как и кремний, является популярным полупроводниковым материалом, он широко используется в быстродействующем электронном оборудовании и лазерных диодах. Два десятилетия назад было обнаружено, что при внедрении в его кристаллическую решётку атомов марганца, арсенид галлия начинает, наряду с полупроводящими демонстрировать также магнитные свойства.

Это открывает возможность использования электрического поля для контроля намагниченности и делает (Ga,Mn)As ключевым материалом для спинтронных технологий. Однако до сих пор никому не удавалось исчерпывающе обьяснить природу ферромагнетизма в этом материале, что препятствовало его использованию в перспективных разработках.

Сотрудники университета смогли напрямую, методом фотоэмиссионный спектроскопии, наблюдать электронные состояния, участвующие в создании ферромагнетизма. Они выяснили, что легирующие атомы марганца отбирают электроны у атомов мышьяка, оставляя «дырки» на их орбиталях, что и порождает ферромагнетизм.

Окончательное разрешение этой давней проблемы, по мнению одного из авторов публикации в Scientific Reports, Сейго Соума (Seigo Souma), ускорит конструирование новых магнитных полупроводников и обеспечит управление спиновыми состояниями в будущем спинтронном оборудовании.