Electrical and magnetic investigations on transition metal implanted GaAs

In dieser Arbeit wurde ein Halbleiter-Ferromagnet-Hybrid-Materialsystem aus (Ga,Mn)As hergestellt, wobei ferromagnetische Cluster in ein Halbleiter eingebettet sind. Die eingesetzte \(\textit {Molekularstrahl-Epitaxie-fokusierte Ionenstrahlen}\) (MBE-FIB)-Technik bietet dabei eine nützliche Methode an, um Materialien dieser Art herzustellen. Die Dotierung von Halbleitern mit magnetischen Atomen stellt einerseits die Konzentration und Typ der Ladungsträger ein, andererseits ermöglicht sie den Einbau von magnetischen Momenten. Zu diesem Zweck wurden Mn-Ionen in GaAs implantiert. Nach der thermischen Ausheilung wurden \(Mn:Ga_{n}As_{m}\) Cluster mittels Rasterkraft-Mikroskopie und EDX-Spektroskopie an der Probenoberfläche beobachtet. Für die elektrische und magnetische Charakterisierung wurden SQUID, Hall- und Magnetotransportmessungen durchgeführt und Curie-Temperaturen bestimmt. Mit der MBE-FIB-Technik kann 57% der deponierten Mn-Ionen auf gewünschte Position in GaAs eingebaut werden.In this thesis, a semiconductor-ferromagnetic hybrid material system was synthesized composed of (Ga,Mn)As, where ferromagnetic clusters are embedded in a semiconducting lattice. The applied molecular beam epitaxy-focused ion beam (MBE-FIB)-technique offers a useful method for manufacturing such kind of material systems. The doping of semiconductors with magnetic atoms sets on the one hand the concentration and the type of the charge carriers, on the other hand it creates the incorporation of magnetic moments. For this purpose, Mn ions are implanted into GaAs. After thermal treatment, \(Mn:Ga_{n}As_{m}\) clusters are observed by means of atomic force microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy at the sample surface. For the electrical and magnetic characterisation SQUID, Hall- and magnetotransport measurements are performed and Curie temperatures are determined. With the MBE-FIB technique, 57% of the deposited Mn atoms can be incorporated on substitutional positions in GaAs