Зміст
Введення
Зразки та експериментальна установка
Методика експерименту
Результати та обговорення
Висновок
Список літератури
Введення
З моменту відкриття феромагнетизму в АIIIBIV в 1996 [1] році ці матеріали і гетероструктури на їх основі виявилися привабливими для досліджень у зв'язку з можливістю впровадження магнітних явищ в напівпровідникову електроніку. Одним з найбільш перспективних матеріалів є GaAs легований Mn ((Ga, Mn) As). Основним завданням досліджень даних матеріалів є збільшення температури Кюрі, яка поки обмежується 170 В° К в (Ga, Mn) As [2]. Вважається, що це обмеження обумовлено сегрегацією Mn, яка настає при концентраціях Mn більше 7-8%. Очікувалося, що застосування д (тонких) шарів Mn, тобто по суті, застосування гетероструктури Mn/GaAs мало призвести до збільшення температури Кюрі через локального збільшення концентрації Mn [3,4,5]. Крім того в теоретичній роботі [6] було показано, що в структурах з д - шарами Mn слід очікувати збільшення обмінного взаємодії в порівнянні з об'ємним GaMnAs з однорідним розподілом Mn в GaAs. Зміни товщини, що розділяє д шари Mn, шарів GaAs повинно було дозволити змінювати феромагнітні властивості (температура Кюрі і коерцитивної сила), а так само управляти спінової поляризацією носіїв в шарах GaAs. У недавніх роботах [7,8] досліджувався вплив товщини д шарів і відстані між ними на температуру Кюрі, величину намагніченості, і вплив її на транспорт носіїв заряду. Однак, використані в цих роботах методики дозволяли вимірювати тільки намагніченість або провідність, а важлива для застосувань в приладах спінтроніки величина спінової поляризації носіїв заряду залишалася невідомою. Тому наше дослідження було націлене на дослідження спінової поляризації носіїв заряду і її залежності від параметрів гетероструктур. Як і в більш ранніх роботах [3-5,7-8] ефект збільшення температури Кюрі нами не було виявлено. Однак, була виявлена ​​сильна залежність спінової поляризації дірок і електронів від товщини шарів GaAs розділяють д шари Mn, а так само її залежність від стану залишкового Mn в шарах GaAs. p align="justify"> Як зазначалося вище, особливий інтерес для застосування феромагнітних АIIIBIV в спінтронних пристроях представляє ефект спінової поляризації та спінової релаксації носіїв у феромагнітних шарах. У нашій роботі [9] поляризація носіїв у феромагнітних гетероструктурах Mn/GaAs вимірювалася методом гарячої фотолюмінесценції електронів (ГФЛ). Було показано що, збільшення товщини шарів GaAs зменшує як магнітні властивості феромагнітних шарів, так і поляризацію носіїв заряду. Зменшення поляризації носіїв викликано наведеними механічними напруженнями в д шарах Mn шарами GaAs. p align="justify"> Зразки та експериментальна установка
гетероструктур Mn/GaAs була вирощена на підкладці GaAs (001) легованої кремнієм методом молекулярно пучкової епітаксії. Після, був вирощений буферний шар GaAs товщиною 450нм при високих температурах (580-600 В° С), для меншого впливу дефектів з підкладки. Потім підкладку охолодили до температури 250 В° С і виростили 5нм буферного шару низькотемпературного GaAs. Далі, була вирощена сама гетероструктура Mn/GaAs, по черзі відкриваючи й закриваючи заслінки Mn і Ga в безперервному потоці As4. На завершення був нанесений захисний шар низькотемпературного GaAs. У процесі росту була виміряна інтенсивність відбитого пучка швидких електронів, як функція від часу. Для того, щоб властивості швидких електронів більшою мірою залежали від реальної структури зразків, вимірювання були зроблені методом просвічує електронної мікроскопії. Концентрація марганцю експериментально була отримана методом еталонів вторинної іонної мас спектрометрією (ВИМС) за допомогою зразків з відомою концентрацією Mn. Позначення зразків наступне: (А/Б), де А - товщина д-шарів Mn, а Б - товщина розділяють шарів GaAs. Товщина д-шарів Mn складає 0,11 нм тому це максимальна товщина шару при якому зберігається конструктивна цілісність решітки GaAs. Товщина розділяють шарів GaAs змінювалася від 2,5 нм до 14,4 нм, число періодів було постійним (40) (Див. Табл. 1). Властивості сверхрешеток (СР) зручно порівнювати з феромагнітними зразками GaAs легованими Mn (у вигляді епітаксійних плівок товщиною 1000 нм). Ми використовуємо два таких зразка: з концентрацією Mn? 1017 см-3, позначений на малюнках як DLT, і з відсотковим вмістом Mn 4.3%, позначений на малюнках як FM1. Для порівняння також були досліджені зразки з більш низькою концентрацією марганцю, при якій не спостерігалося феромагнітних властивостей. Це об'ємні зразки з концентрацією марганцю 1018 см-3 (R1) (вирощений методом Чохральського) і відсотковим вмістом 1% (PM). p align="justify"> Таблиця 1. Досліджені зразки
Позначення гетероструктуриA, нмB, нм (0.11/2.5) 0.112.5 (0.11/3.6) 0.113.6 (...
