# Magnetic properties of wurtzite (Ga,Mn)As

**Authors:** Katarzyna Gas, Janusz Sadowski, Maciej Sawicki  
**arXiv:** [2101.07194](https://arxiv.org/abs/2101.07194)  
**Date:** 2021-01-18  
**Summary page:** https://www.summarizepaper.com/fr/paper/2101.07194v1/

## Key points

- Études détaillées sur les propriétés magnétiques des coques cylindriques de wurtzite (Ga,Mn)As
- Présence d'un couplage ferromagnétique à basse température limité en dessous de 30 K malgré une teneur en Mn de 6%
- Ordre magnétique granulaire donnant lieu au ralentissement dynamique des superparamagnets bloqués
- Manque d'ordre à longue distance attribué à une faible densité de trous causée par des donneurs compensateurs et des antisites d'arsenic formés dans le matériau
- Formation de volumes spontanément magnétisés (macrospins) et non magnétiques (paramagnétiques) dans le matériau en raison du désordre électrostatique associé
- Volume total occupé par les macrospins constitue environ 2/3 du volume du (Ga,Mn)As, tandis que le tiers restant contient les ions Mn paramagnétiques
- Première évaluation expérimentale de l'amplitude de la température du couplage spin-spin au sein des macrospins dans le (Ga,Mn)As avec $T_{\mathrm{C}}=28$ K
- Études détaillées sur les propriétés magnétiques des coques cylindriques de wurtzite (Ga,Mn)As
- Présence d'un couplage ferromagnétique à basse température limité en dessous de 30 K malgré une teneur en Mn de 6%
- Ordre magnétique granulaire donnant lieu au ralentissement dynamique des superparamagnets bloqués
- Manque d'ordre à longue distance attribué à une faible densité de trous causée par des donneurs compensateurs et des antisites d'arsenic formés dans le matériau
- Formation de volumes spontanément magnétisés (macrospins) et non magnétiques (paramagnétiques) dans le matériau en raison du désordre électrostatique associé
- Volume total occupé par les macrospins constitue environ 2/

## Summary

Nous rapportons ici des études détaillées sur les propriétés magnétiques des coques cylindriques de wurtzite (Ga,Mn)As. Les coques de Ga$_{0.94}$Mn$_{0.06}$As ont été cultivées par épitaxie par jet moléculaire à basse température en tant que partie de cylindres à coquilles multiples surcroîtés sur des cœurs de nanofils de wurtzite (Ga,In)As, synthétisés sur des substrats GaAs (111)B. Nos études indiquent clairement la présence d'un couplage ferromagnétique à basse température, qui malgré une teneur en Mn raisonnablement élevée de 6\%, est limité uniquement en dessous de 30 K. Un ensemble de mesures dédiées montre que malgré une haute qualité structurale du matériau, l'ordre magnétique a une forme granulaire, ce qui donne lieu au ralentissement dynamique caractéristique des superparamagnets bloqués. Le manque d'ordre à longue distance a été attribué à une très faible densité de trous, causée principalement par de nombreux donneurs compensateurs, des antisites d'arsenic formés dans le matériau en raison d'une géométrie spécifique de la croissance des coques sur le modèle du nanofil. Le désordre électrostatique associé a formé un patchwork de volumes spontanément magnétisés (macrospins) et non magnétiques (paramagnétiques) dans le matériau. En utilisant les résultats à champ élevé, il a été évalué que le volume total occupé par les macrospins constitue environ 2/3 du volume du (Ga,Mn)As tandis que dans le tiers restant seuls résident les ions Mn paramagnétiques. En établissant le nombre d'ions découplés, les deux contributions ont été séparées. La méthode du diagramme d'Arrott appliquée à la partie superparamagnétique a donné la première évaluation expérimentale de l'amplitude de la température du couplage spin-spin au sein des macrospins dans le (Ga,Mn)As, $T_{\mathrm{C}}=28$ K. Dans une perspective plus large, nos résultats constituent une contribution importante au différend toujours en cours sur la forme(s) réelle(s) et dominante(s) du magnétisme dans ce semi-conducteur ferromagnétique dilué modèle.