Магнитооптика гетероструктур с квантовой ямой InGaAs/GaAs и ферромагнитным дельта-слоем Mn - Зайцев, С.В. (Физика низких температур, 2012)
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.