Энергетическая структура одиночного акцептора Mn в GaAs : Mn

Abstract

Исследована энергетическая структура акцептора марганца, состоящего из иона Mn 2+ и валентной дырки, при наличии внешнего магнитного поля и одноосной деформации. Исследованы спектры непругого рассеяния света с переворотом спина при резонансном возбуждении экситона, связанного на акцепторе Mn. Измерены g-факторы основного F = 1 и первого возбужденного F = 2 состояний, описаны правила оптических переходов между состояниями акцептора. Определена величина случайного поля (деформации или электрического поля), действующего на акцептор марганца, и деформационный потенциал для константы обменного взаимодействия комплекса Mn 2+ + дыркa. Развита теоретическая модель, учитывающая влияние случайного поля деформации, внешней одноосной деформации и магнитного поля. Предложенная модель хорошо описывает линии неупругого рассеяния света с переворотом спина акцептора Mn. ВведениеБыстро развивающаяся область спинтроники основана на предположении, что замена заряда спином в каче-стве носителя информации может привести к созданию устройств, характеризующихся более низким потребле-нием энергии, энергонезависимостью и высокой ско-ростью работы [1] Несмотря на эффективные способы детектирования намагниченности [2], манипуляция на-магниченностью в основном выполняется локальными магнитными полями, генерируемыми током, и очень неэффективна. Основная слабость существующих реали-заций магниторезистивной памяти с произвольным до-ступом заключается в нелокальном по своей природе ха-рактере магнитных полей, используемых для переворота ферромагнитных доменов во время операции записи. Ни тепловое, ни индуцированное током переключение [3] не могут полностью решить проблему.За последние десятилетия были предприняты значи-тельные усилия для расширения функциональных воз-можностей полупроводниковой электроники путeм син-теза магнитных полупроводников. Эта возможность бы-ла открыта после обнаружения ферромагнетизма в раз-бавленном магнитном полупроводнике (Ga,Mn)As [4].Разбавленные магнитные полупроводники (РМП) об-ладают большим потенциалом для эффективной спи-новой инжекции и манипуляции намагниченностью оп-тическими методами, так что они рассматриваются в настоящее время в качестве модельных материалов для спиновой электроники [5]. Спин-зависимые явления в полупроводниках, такие как спиновая поляризация, магнитная анизотропия (MA) и анизотропное магнито-сопротивление (АМР), в основном связанные со спин-орбитальным взаимодействием в валентной зоне [6], открывают концептуально новые возможности для об-работки и хранения информации, выходящие за рам-ки возможностей обычной электроники [7], и потен-циально применимы в энергонезависимых запомина-ющих устройствах и магниточувствительных устрой-ствах. К области возможного практического примене-ния ферромагнитных полупроводников также относят-ся сверхбыстрые магнитоэлектронные и магнитоопти-ческие устройства [8], спиновые инжекторы [9], тун-нельные переходы [10] и устройства, основанные на гигантском планарном эффекте Холла [11]: датчики для определения давления или считывающие переклю-чающиеся магнитны...

Spontaneous photomagnetoelectric effect in ferromagnetic GaMnAs epitaxial layers

“…Интерес к этим материалам обусловлен тем, что в условиях роста эпитаксиальных слоев при низких (250-300 °С) температурах возможно получение твердых растворов GaMnAs с концентрацией Mn, многократно превышающей предел его растворимости в полупроводниковой матрице арсенида галлия [1][2]. Присутствие значительной концентрации магнитных ионов Mn делает возможным возникновение состояния ферромагнитного упорядочения в эпитаксиальных слоях GaMnAs, в результате чего данные материалы обладают комбинацией полупроводниковых и магнитных свойств, недостижимой для материалов, получаемых традиционными методами [3][4][5].…”