Предложен механизм создания спиновой поляризации в полупроводниковых гетероструктурах, содер-жащих квантовую яму и пространственно отделенный от нее слой магнитных примесей. Спиновая поляриза-ция носителей заряда в квантовой яме появляется вследствие спин-зависимой туннельной рекомбинации на примесных состояниях в магнитном слое, при этом возникает быстрый линейный рост степени циркулярной поляризации фотолюминесценции из квантовой ямы. Теоретически рассмотрены две ситуации. В первом случае имеет место резонансное туннелирование на спин-расщепленные подуровни примесного центра, при этом генерация спиновой поляризации происходит в меру разной заселенности резонансных уровней в квантовой яме для противоположных проекций спина. Второй, нерезонансный случай, имеет место, когда спин-расщепленный примесный уровень лежит выше заполненных состояний электронов в квантовой яме и играет роль промежуточного состояния в двухэтапном когерентном процессе спин-зависимой рекомбинации электрона из квантовой ямы с дыркой в примесном слое. Разработанная теория позволила качественно и количественно объяснить кинетику фотовозбужденных электронов в экспериментах по фотолюминесценции с временным разрешением в гетероструктурах на основе InGaAs, легированных слоем Mn.
ВведениеИдея управления спиновой поляризацией в полупро-водниковых системах получила мощный импульс после открытия разбавленных магнитных полупроводников со сравнительно высокой температурой Кюри ферромаг-нитного фазового перехода [1,2]. Ограниченные воз-можности объемных образцов, а именно невозможность достижения комнатной температуры Кюри, сместили фокус исследований к низкоразмерным полупроводни-ковым гетероструктурам, в которых магнитный слой и квантовая яма (КЯ) разделены промежуточной буферной областью (спейсером) [3,4]. Такая геометрия, с одной стороны, сохраняет транспортные и оптические свойства КЯ, а с другой -позволяет управлять спиновой поля-ризацией в яме за счет магнитного слоя. Один из наи-более ярких экспериментально наблюдаемых эффектов влияния магнитного слоя на состояния носителей в КЯ заключается в циркулярной поляризации фотолюминес-ценции (ФЛ) из КЯ в магнитном поле [5] (если слой немагнитный, то поляризация отсутствует). При этом степень поляризации повторяет поведение намагничен-ности магнитного слоя, во внешнем магнитном поле наблюдался гистерезис поляризации [6,7].Физическое явление, которое мы рассматриваем в данной работе, заключается в генерации спиновой поля-ризации электронов или дырок в квантовых ямах за счет спин-зависимого ухода носителей по каналу туннельной безызлучательной рекомбинации в удаленном магнит-ном слое. Генерация спина за счет спин-зависимой рекомбинации на парамагнитных центрах изучалась в ряде работ (см., например, [8-10] и ссылки в этих рабо-тах). Мы рассматриваем спин-зависимую рекомбинацию носителей на примесных магнитных центрах, простран-ственно отделенных от КЯ потенциальным барьером. Данный процесс включает в себя туннелирование носи-телей из КЯ на примесные центры.При этом возможны два случая, различающиеся по-ложе...