Высокотемпературный ферромагнетизм Si$_{1-x}$Mn$_x$ пленок, полученных лазерным напылением с использованием сепарации осаждаемых частиц по скорости

В диапазоне температур 5–400 K и в магнитных полях до 2 Тл исследованы транспортные и магнитные свойства пленок Si$_{1-x}$Mn$_x$ толщиной 55–70 нм с различным содержанием Mn ($x$ = 0.44–0.6), полученных методом импульсного лазерного напыления на подложки Al$_2$O$_3$ (0001) при температуре 340$^\circ$C с использованием сепарации осаждаемых частиц по скорости. Пленки обладали металлическим характером проводимости и удельным сопротивлением $\rho$ = (2–8) $\cdot$ 10$^{-4}$ Ом $\cdot$ см, типичным для сильно вырожденных полупроводников. Обнаружено, что для сплава Si$_{1-x}$Mn$_x$ с $x\approx$ 0.5 аномальная компонента эффекта Холла доминирует над нормальной компонентой при $T$ = 300 K, а температура Кюри существенно превосходит комнатную температуру и по оценке из измерений намагниченности достигает $\sim$500 K (для силицида MnSi температура Кюри $T_\mathrm{C}$ = 30 K). Установлено, что в области низких температур величина аномальной компоненты холловской проводимости определяется “side-jump” и(или) “intrinsic” механизмами, не зависящими от времени рассеяния носителей заряда. Результаты объясняются особенностями формирования дефектов с локализованным магнитным моментом в случае пленок Si$_{1-x}$Mn$_x$ с $x\approx$ 0.5 и существенной ролью в обмене между этими дефектами спиновых флуктуаций матрицы.