Магнитооптика гетероструктур с квантовой ямой InGaAs/GaAs и ферромагнитным дельта-слоем Mn

• Veröffentlicht in: Физика низких температур
• Datum: 2012
• 1. Verfasser: Зайцев, С.В.
• Format: Artikel
• Sprache: Russisch
• Veröffentlicht: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2012
• Schlagworte: Низкотемпеpатуpный магнетизм
• Online Zugang: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117187
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Zitieren: Магнитооптика гетероструктур с квантовой ямой
 InGaAs/GaAs и ферромагнитным дельта-слоем Mn / С.В. Зайцев // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 5. — С. 513-530. — Бібліогр.: 75 назв. — рос.

Детально изучена магнитооптика гетероструктур с квантовой ямой (КЯ) InGaAs/GaAs и ультра-тонким ферромагнитным δ-слоем Mn в барьере GaAs, разделенных узким спейсером 3–5 нм. В то время как
 немагнитные структуры демонстрируют низкие значения степени циркулярной поляризации PC фотолюминесценции из КЯ в геометрии Фарадея, наличие туннельно-близкого δ-слоя Mn приводит к высоким
 значениям PC, в том числе и выше температуры Кюри δ-слоя TC ∼ 35 К. В структурах, выращенных на
 точно ориентированных подложках GaAs (001), уже в малых магнитных полях B ≤ 0,2 Тл наблюдается быстрый рост PC и зеемановского расщепления оптических переходов в КЯ, сменяющийся слабым
 линейным ростом при B > 0,5 Тл, при этом характерный начальный рост обеих величин ослабляется с
 ростом температуры и исчезает выше TC. Эффект немонотонно зависит от глубины КЯ и объясняется в
 модели излучательной рекомбинации в условиях сильного флуктуационного потенциала КЯ, обусловленного наличием заряженного δ-слоя Mn высокой плотности. Считается, что спиновая поляризация дырок в КЯ обусловлена обменным (p–d)-взаимодействием с туннельно-близким ферромагнитным δ-слоем
 Mn и возникает за счет выхода спонтанной намагниченности из плоскости δ-слоя с насыщением нормальной составляющей намагниченности в высоких полях. Детально вивчено магнітооптику гетероструктур з квантовою ямою (КЯ) InGaAs/GaAs та ультратонким феромагнітним δ-шаром Mn у бар'єрі GaAs, які розділено вузьким спейсером 3–5 нм. Тоді як неманітні структури демонструють низькі значення ступеню циркулярної поляризації PC фотолюмінесценції з
 КЯ в геометрії Фарадея, наявність тунельно-близького δ-шару Mn призводить до високих значень PC, у
 тому числі і вище за температуру Кюрі TC δ-шару ∼ 35 К. В структурах, які вирощено на точно орієнтованих підкладках GaAs (001), вже в малих магнітних полях B ≤ 0,2 Тл спостерігається швидке зростання PC
 та зеєманівського розщеплювання оптичних переходів в КЯ, що змінюється слабким лінійним зростанням при B > 0,5 Тл, при цьому характерне початкове зростання обох величин послабляється із зростанням
 температури і зникає вище TC. Ефект немонотонно залежить від глибини КЯ і пояснюється в моделі випромінювальній рекомбінації в умовах сильного флуктуаційного потенціалу КЯ, який обумовлен наявністю зарядженого δ-шару Mn високої щільності. Вважається, що спінова поляризація дірок в КЯ обумовлена обмінною (p–d)-взаємодією з тунельно-близьким феромагнітним δ-шаром Mn та виникає за
 рахунок виходу спонтанної намагніченості з площини δ-шару з насиченням нормальної складової намагніченості у високих полях. Magnetooptics of heterostructures with a InGaAs/GaAs
 quantum well (QW) and a 3–5 nm spaced ultra-thin
 ferromagnetic δ-layer of Mn in the GaAs barrier has
 been investigated in detail. While nonmagnetic structures
 demonstrate a very low of degree circular polarization
 PC of QW photoluminescence, the existence of
 the close Mn δ-layer gives rise to high values of PC
 even above its Curie temperature TC ∼ 35 K. A fast
 growth of PC and Zeeman splitting of the QW emission
 band, observed at low B < 0.2 T, is followed by a
 slow linear increase at B > 0.5 T in heterostructures
 with strictly oriented GaAs (001) substrates. The characteristic
 fast increase slows down with temperature
 and disappears above TC . The effect depends non-monotonically
 on QW depth and is explained in the model
 of strong QW fluctuation potential caused by the highly
 charged Mn δ-layer. The spin polarization of carriers
 is believed to be related to the effective (p–d)-exchange
 interaction of the QW holes with the ferromagnetic
 δ-layer and to emerge due to a normal-to-plane
 magnetization, saturating at high magnetic fields.