Модель спинового стекла для квантовых ям GaAs/AlGaAs, легированных немагнитными примесями, вблизи перехода металл–изолятор

В предыдущей работе мы представили эксперименты, которые предполагали, что может наблюдаться ферромагнитное упорядочивание спинов локализованных дырок в квантовых ямах GaAs/AlGaAs при легировании мелкими акцепторами (Be) в концентрации, близкой к переходу металл-изолятор. Компенсирующая примесь (Si) вводилась в узкую область в центре барьеров [А. В. Шумилин, В. И. Козуб, Н. В. Агринская, Н. Ю. Михайлин, Д. В. Шамшур, ЖЭТФ 159, 915 (2021)]. В этой работе мы представляем результаты магнитотранспортных экспериментов, выполненных на аналогичных структурах без компенсирующей примеси (Si). В данных образцах степень компенсации контролируется фоновыми примесями, расположенными на краях квантовых ям и в барьерах. При низких температурах, T 10 K, мы наблюдали изотропное, линейное магнитосопротивление, аномальное поведение эффекта Холла в зависимости от магнитного поля, а также медленные релаксации сопротивления после приложения магнитного поля. Мы объясняем такой аномальный магнитотранспорт как проявление ферромагнитного перехода или спинового стекла, возникающего вследствие непрямого спинового обмена между дырками, локализованными на примесях, вблизи перехода металл-изолятор. Однако совершенный беспорядок, включающий знаки интерспиновых взаимодействий, приводит к нестабильным конфигурациям. Далее мы представляем модель, в которой, стартуя с совершенного беспорядка, мы предлагаем метод получения стабильной конфигурации. Показано, что результирующая спиновая структура, «плотно упакованная» структура «кластеров», способна объяснить особенности, наблюдающиеся в эксперименте, в частности изотропное линейное магнитосопротивление.