Abstract
The magnetoresistance of strongly compensatedn-type GaAs doped with Cr and O has been measured at 77°K temperature. The electron concentrations of the samples were between 3.8×1017 and 1.6×1018 cm−3 at room temperature. In low magnetic fields negative magnetoresistance was observed at liquid nitrogen temperature. The characteristics of this anomalous negative magnetoresistance were shown to be very similar to those observed at liquid He temperatures in heavily doped semiconductors. In weak fields the negative magnetoresistance was proportional to the square of the magnetic field, and showed saturation in the magnetic field range of 4000–6000 G. To account for the observed effects it was postulated that metal-like impurity band conduction is the dominant mechanism of the charge carrier transport in our samples. The observed features of the negative magnetoresistance are shown to be consistent with the model of scattering of electrons in the impurity band by localized magnetic moments. For the average value of the localized magnetic moments a value of the order of 2–3 Bohr magneton was deduced from the experimental data. It is shown that the strong compensation may play an important role in the formation of impurity band at 77°K temperature and above it.
Резюме
Магнетосопротивление в сильно компенсированном арсениде галлияn-типа с примесью хрома и кислорода было измерено при температуре 77 °К. Концентрация электронов при комнатной температуре находилась в пределах от 3,8×1017 до 1,6×1018 см−3. При слабых магнитных полях отрицательное магнетосопротивление было обнаружено при температуре жидкого азота. Было показано, что поведение этого аномального отрицательного магнетосопротивления очень похоже на то, которое было обнаружено в сильно дегивованных полупроводниках при гелиевых температурах. Отрицательное магнетосопротивление было пропорционально квадрату магнитного поля при слабых полях, и показало насышение при полях 4000–6000 гаусс. Для обБяснения обнаруженного эффекта было предположено, что главным механизмом переноса носителей тока в наших образцах является металлическая проводимость в примесной зоне.
Было показано, что обнаруженные характерные черты отрицательного магнетосопротивления совместимы с моделью рассеяния электронов на локализированных магнитных моментах в примесной зоне. Из экспериментальных данных среднее значение локализированных моментов составляет порядка 2–3 магнетона Бора.
Было высказано предположение, что сильная компенсация может играть существенную роль в формировании примесной зоны при температурах 77 °К и выше.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
References
W. Sasaki, Proc. Int. Conf. Phys. Semicond. Kyoto, p. 543, 1966.
J. F. Woods andC. Y. Chen, Phys. Rev.,135A, 1462, 1964.
I. K. Andronik, E. K. Arushanov, O. V. Emelyanenko andD. N. Nasledov, phys. stat. sol.,27, 45, 1968.
R. Broom, R. Barrie andI. M. Ross, Proc. Int. Coll. Semicond. and Phosphors, Garmisch-Partenkirchen, p 453, 1956.
О. В. Емельяненко, Т. С. Лагунова, А. Н. Наследов, Р. Н. Талалакин, ФТТ,7, 1315, 1965.
L. Halbo andR. J. Sladek, Phys. Rev.,173, 794, 1968.
О. В. Емельяненко, Э. Э. Клотыныш, Т. С. Лагунова, А. Н. Наследов, ФТП,1, 933, 1967.
Б. С. Лисенкер, И. Е. Марончук, Ю. Е. Марончук, ФТП,1, 929, 1967.
B. Pődör, phys. stat. sol.,31, K55, 1969.
E. Papp, S. Zsindely, T. Legát, Neue Hütte,13, 29, 1968.
Л. Л. Либов, С. С. Мескин, А. Н. Наследов, В. Е. Седов, Б. В. Царенков, ПТЭ, 1965/4, 14.
R. W. Ure, Rev. Sci. Instr.,28, 836, 1957.
C. Hilsum, Progress in Semiconductors,9, 135, 1967.
H. Ehrenreich, Phys. Rev.,120, 1951, 1960.
C. S. Kang andP. E. Greene, Appl. Phys. Letters,11, 171, 1967.
E. H. Putley, The Hall Effect and Related Phenomena, London, 1960.
B. Pődör andC. Ivánka, Acta Phys. Hung.,25, 115, 1968.
G. A. Allen, Br. J. Appl. Phys., (J. Phys. D) Ser. 2.1, 593, 1968.
D. Fritsch andN. Weiss in Semiconductors and Semimetals, Vol. 1. 373. Ed. R. K. Willards, 1966.
N. F. Mott andW. D. Twose, Adv. Phys.,10, 107, 1961.
A. Miller andE. Abraham, Phys. Rev.,120, 745, 1960.
Y. Toyozawa, Proc. Int. Conf. Semicond. Phys., Exeter, 104, 1962.
Y. Toyozawa, J. Phys. Soc. Jap.,17, 986, 1962.
Б. Л. Бонч-Бруевич, ФТТ,4, 2660, 1962.
Б. Л. Бонч-Бруевич, ФТТ,5, 1852, 1963.
J. Mycielski, Phys. Rev.,125, 46. 1961.
J. F. Le Hir, Journal de Physique,28, 563, 1967.
P. Debye andE. Conwell, Phys. Rev.,93, 693, 1954.
D. V. Eddols, J. R. Knight andB. L. H. Wilson, Gallium Arsenide Proc. Int. Symp. Reading, Sept. 1966. p. 3. Ed. A. C. Stickland, 1967.
N. F. Mott, Phil. Mag.,6, 287, 1961.
R. J. Sladek andR. W. Keyes, Phys. Rev.,122, 437, 1961.
N. Mikoshiba, Phys. Rev.,127, 1962, 1962.
D. N. Dasledov andO. V. Emelyanenko, Proc. Int. Conf. Phys. Semicond, Exeter, p. 163, 1962.
C. S. Fuller, K. B. Wolfstirn andH. W. Allinson, J. Appl. Phys.,38, 2873, 1967.
S. M. Sze andJ. C. Irvin, Solid-State Electronics,11, 599, 1968.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Dedicated to Prof.P. Gombás on his 60th birthday.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Pődör, B. Negative magnetoresistance of compensatedn-type GaAs at 77° K temperature. Acta Physica 27, 449–466 (1969). https://doi.org/10.1007/BF03156766
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF03156766