Colloque International du C.N.R.S sur les Semiconducteurs Magnétiques / Magnetic Semiconductors

J. Phys. Colloques 41 (1980) C5-247-C5-254
DOI: 10.1051/jphyscol:1980542

EXCHANGE INTERACTIONS BETWEEN LOCALIZED AND DELOCALIZED ELECTRONS IN SEMIMAGNETIC COMPOUNDS

G. Bastard¹, J.A. Gaj^{1, 2}, R. Planel¹ et C. Rigaux<sup>1

1</sup>  Groupe de Physique des Solides de l'Ecole Normale Superieure. Laboratoire associé au Centre National de la Recherche Scientifique, 24, rue Lhomond 75231 Paris Cedex 05, France. Université Paris VII, 2, Place Jussieu 75221 Paris Cedex 06 France.
²  On leave from Institut of Experimental Physics, Warsaw University Hoza 69, Warsaw, Poland.

Résumé
Nous reportons dans cet article les résultats d'études magnétooptiques effectuées sur les alliages ternaires Hg_1-kMn_kTe (k<0,15) et Cd_1-xMn_xTe (x<0,5). Dans les composés Cd_1-xMn_xTe les spectres de magnétoréflectivité présentent des structures bien définies attribuables à des transitions d'excitons. Les alliages Hg_1-kMn_kTe de bande interdite nulle ou faible sont caractérisés par des niveaux de Landau très bien définis. Les spectres de magnétotransmission présentent une structure oscillatoire dûe à l'absorption optique entre niveaux de Landau. Les deux séries d'alliages présentent, un très fort accroissement des propriétés de spin des électrons délocalisés qui dépend très sensiblement de la température (T = 4.2K et T = 2K). Tous les spectres sont quantitativement interprétés en tenant compte de l'interaction d'échange entre les électrons délocalisés et les électrons localisés des ions Mn²⁺ (effet du premier ordre). Les intégrales d'échange dans les bandes s et p sont déterminées et l'aimantation des électrons d peut être mesurée optiquement. Dans les deux séries d'alliages les spins localisés Mn²⁺ présentent une interaction antiferromagnétique.

Abstract
In this paper we report magneto-optical measurements performed on the semi-magnetic ternary random alloys Hg_1-kMn_kTe (k<0.15) and Cd_1-x Mn_xTe (x<0.5). In Cd_l-xMn_xTe compounds sharp magneto-rerlectivity structures are associated with excitonic transitions. Narrow or zero gap Hg_1-kMn_kTe alloys exhibit a pronounced Landau quantization leading to oscillatory magneto-transmission patterns connected with inter Landau levels transitions. In both kinds of compounds a dramatic increase of the spin properties of mobile carriers is observed which is strongly temperature dependent at low temperatures (T = 4.2 K and T = 2K). All the spectra are quantitatively interpreted by including the s-d and p-d exchange interaction between the mobile carriers and the localized d electrons of Mn²⁺ ions (first order effect). The exchange integrals in s and p bands are obtained and the magnetization of the d electrons can be optically measured. An antiferromagnetic interaction between M²⁺ localized spins is clearly evidenced in both series of alloys.