ELECTRONIC QUASIPARTICLE SPECTRUM OF FERROMAGNETIC SEMICONDUCTORS

Résumé
Nous discutons le spectre de quasi-particule électronique d'un semiconducteur magnétique dans le cadre du modèle s-f. On passe en revue quelques cas limites calculables exactement (saturation ferromagnétique, limite atomique, centre de gravité de la bande de conduction) ainsi que des théories approchées valables dans le cas général de façon à comprendre l'influence de la température et du remplissage des bandes sur la structure de la bande de conduction. Le schéma simple, suivant lequel en dessous de T_c, la bande de conduction d'un semiconducteur ferromagnétique se sépare en deux sous-bandes polarisées du spin, est manifestement faux. Les termes de séparation de bande se trouvent être plus complexes lorsque les poids spectraux des différences sous bandes dépendent fortement de la température T et de l'occupation des bandes n. Même à T = O, la polarisation de spin électronique n'est complète que dans le cas particulier d'une bande exactement demi-pleine (n=l) A T fixée et pour n < 1 la polarisation augmente avec le remplissage de bande n.

Abstract
We discuss the electronic quasiparticle spectrum of a ferromagnetic semiconductor within the framework of the s-f model. Some exactly calculable limiting cases (ferromagnetic saturation, atomic limit, centre of gravity of the conduction band, ....) as well as approximate theories for the general case are reviewed in order to understand the influence of temperature and finite band filling on the conduction band structure. The simple picture that below T_c the conduction band of a ferromagnetic semiconductor is split into two spinpolarized subbands is obviously wrong. The splitting turns out to be essentially more complex, where the spectral weights ( 'reduced' densities of states) of the various subbands strongly depend on temperature T and band occupation n. Even at T=o the electron spin polarization is complete only for the special case of the exactly half-filled band (n=l). For fixed T and n < 1 the polarization increases with increasing band filling n.