III. ENVIRONEMENT, DILUTED SYSTEMS
THE DOPED SEMICONDUCTOR AS A MODEL AMORPHOUS ANTIFERROMAGNET

Résumé
L'interaction d'échange antiferromagnétique J_ij, entre des donneurs liés peu profonds dans un semiconducteur à une concentration inférieure à la transition isolante-métal (I-M) forme un modèle d'"antiferro-aimant amorphe". La susceptibilité (χ) des donneurs liés a été mesurée dans le CdS jusqu'à 50mK en utilisant la méthode de rotation de Faraday. χ ainsi que dχ/dT augmentent d'une façon monotone avec la température décroissante. Aucun signe de transition de phase n'a pu être détecté même à des températures plus basses que le seuil de percolation par un ordre de grandeur. Les résultats peuvent être interprétés à l'aide d'un modèle d'échange hydrogénique que l'on résout en fonction d'agrégats à interaction faible. Ces résultats peuvent être comparés avec ceux obtenus sur le SiP et sur d'autres systèmes. La diffusion Raman par spin flip (DRSF) a aussi été utilisée pour mesurer la constante de diffusion de spin, D, qui provient du J des donneurs liés à travers le terme Dq² de la largeur de ligne de la DRSF (q est le vecteur de diffusion). La diffusion se produit entre des agrégats de spins dont la grandeur est contrôlée par la valeur relative de J par rapport à kT. La limite du comportement diffusif pour les grandes valeur de q donne une idée de la taille des agrégats.

Abstract
The antiferromagnetic exchange interaction, J_ij, between bound shallow donors in a semiconductor at a concentration below the insulator-metal (I-M) transition makes this system a model "amorphous antiferromagnet". Using a Faraday rotation technique, the susceptibility, χ, of bound donors in CdS has been measured down to 50mK. Both χ and dχ/dT increase monotonically with decreasing T. No sign of an ordering transition is seen at temperatures as low as an order of magnitude below the percolation threshold. The results agree with a hydrogenic-like exchange model which is solved in terms of weakly interacting clusters. These results will be compared with results in SiP and other systems. Spin flip Raman scattering (SFRS) has been also used to measure the spin diffusion constant, D, arising from J for the bound donors, via the term Dq² in the SFRS linewidth, where q is the scattering vector. Diffusion occurs between clusters of spins, whose sizes are governed by the value of J relative to kT. The breakdown of diffusive behavior at large q gives an indication of the cluster size.