WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Моделирование проведено для случая, когда энергия На рис. 2, b показана зависимость степени спиновой поляризации P от ширины сужения КТК. Для срав- Ферми дырок поляризованных спин-вверх больше по сравнению с носителями спин-вниз E > E. КТК функнительного анализа из рис. 2, a перенесен диапазон ционирует в этом случае как фильтр, который пропускаизменения ширины сужения w. При ширине сужения w0 = 3.5 нм степень спиновой поляризации проходяще- ет сквозь себя спин-вверх и задерживает спин-вниз поляризованные дырки (рис. 2, a, b). Для изменения спиного тока достигает 82%. При больших значениях w вой ориентации проходящего тока необходимо изменить сначала происходит резкий спад P до нуля, а затем на характеристике наблюдаются всплески P. С увели- направление вектора намагниченности Gax Mn1-xAs на противоположное. Это может быть достигнуто путем чением w0 амплитуда всплесков уменьшается. Такое перемагничивания вещества во внешнем магнитном поповедение связано с увеличением проводимости КТК по абсолютной величине, притом, что относительное ле. Энергия Ферми E станет больше, чем E, но изменение g двух спиновых компонент между собой разница между уровнями останется прежней —.

SO составляет не более e2/. При больших значениях w0 Таким образом, при переключении направления внеш(на рис. 2, b не показано) осцилляции быстро затухают него магнитного поля КТК может служить источником и поляризация приближается к усредненному значению носителей заряда, поляризованных или спин-вверх или P = 5%, что соответствует предсказаниям теории [12]. спин-вниз.

Максимальное значение спиновой поляризации до- Влияние величины спин-орбитального расщеплестигается в момент, когда один из спиновых каналов ния в магнитном полупроводнике на степень спиноSO открыт, а второй полностью закрыт. При практической вой поляризации иллюстрирует рис. 3. Диапазон изменереализации Gax Mn1-xAs КТК в качестве спинового ния выбран от 0.01 до 0.05 эВ, а ширина сужения wSO фильтра рабочая область будет находиться в диапа- зафиксирована на отметке 3.5 нм, что соответствует наизоне w1. Несмотря на то что при w0 < 3 нм значения P более оптимальному режиму работы спинового фильдостаточно велики, использование устройства будет за- тра (рис. 2, b). С увеличением степень спиновой SO труднительно. Это связано с крайне малыми значения- поляризации нелинейно растет. Наибольшее увеличение ми проводимости, т. е. проходящего тока (см. выше). наблюдается на начальном участке кривой, затем рост Здесь следует отметить, что рабочую точку спинового замедляется, что говорит о приближении к участку Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып. Спиновой фильтр на квантовом точечном контакте в разбавленном магнитном полупроводнике насыщения P = 100%. Очевидно, что эксперименталь- Авторы выражают свою признательность А.И. Рогаченое значение = 0.034 эВ для GaxMn1-xAs [11] в ву за советы и критические замечания, высказанные им SO принципе является достаточным, и попытки дальней- при обсуждении разработанной модели.

шего увеличения не дадут значительного прироста SO поляризации P в спиновом фильтре на КТК.

Список литературы Основным сдерживающим фактором на пути практического использования КТК в Gax Mn1-xAs в качестве [1] V.E. Borisenko, S. Ossicini. What is What in the Nanoworld спиновых фильтров, на сегодняшний день, остается (Wiley-VCH, Weinheim, 2004).

невысокая температура Кюри TC 160 K [10], которая, [2] H.J. Zhu, M. Ramsteiner, H. Kostial, M. Wassemeir, однако, не создает никаких препятствий для реализации H.-P. Schonherr, K.H. Ploog. Phys. Rev. Lett., 87, 016 (2001); A.T. Hanbicki, B.T. Jonker, G. Itskos, G. Kioseoglou, спинтронных приборов, работающих при температуре A. Petrou. Appl. Phys. Lett., 80, 1240 (2002).

жидкого азота.

[3] P.R. Hammar, M. Johnson. Appl. Phys. Lett., 79, 2591 (2001).

[4] T. Koga, J. Nitta, H. Takayanagi, S. Datta. Phys. Rev. Lett., 88, 4. Заключение 126 601 (2002).

[5] M. Kohda, Y. Ohno, K. Takamura, F. Matsukura, H. Ohno.

Предложенная квантово-механическая двумерная мо- Jpn. J. Appl. Phys., 40, L1274 (2001); E. Johnston-Halperin, D. Lofgreen, R.K. Kawakami, D.K. Young, L. Coldren, дель баллистического транспорта носителей заряда в A.C. Gossard. Phys. Rev. B, 65, 041 306 (2002).

КТК на основе формализма функций Грина позволяет [6] M.J. Gilbert, J.P. Bird. Appl. Phys. Lett., 77, 1050 (2000).

учитывать не только спин носителей заряда, но и осо[7] B.J. van Wees, H. van Houten, C.W.J. Beenakker, J.G. Williamбенности геометрической формы самого контакта.

son, L.P. Kouwenhoven, D. van der Marel, C.T. Foxon. Phys.

Оценена эффективноcть КТК на основе разбавленных Rev. Lett., 60, 848 (1988); D.A. Wharam, T.J. Thornton, магнитных полупроводников в качестве спинового фильR. Newbury, M. Pepper, H. Ahmed, J.E.F. Frost, D.G. Hasko, тра. В частности, для Gax Mn1-xAs установлено, что при D.C. Peacock, D.A. Ritchie, G.A.C. Jones. J. Phys. C, 21, Lширине сужения 3.5 нм степень спиновой поляризации (1988).

проходящего тока будет составлять 82%. Это значение [8] R. Landauer. IBM J. Res. Develop., 1, 223 (1957);

меньше заявленной полной (100%) спиновой поляри- M. Buttiker. Phys. Rev. Lett., 57, 1761 (1986).

[9] P. Kacman. Semicond. Sci. Technol., 16, R25 (2001).

зации в работе [6] и объясняется плавной, без резких [10] K.W. Edmonds, P. Boguslawski, K.Y. Wang, R.P. Campion, ступенек зависимостью проводимости КТК от ширины N.R.S. Farley, B. Gallagher, C.T. Foxon, M. Sawicki, T. Dietl, сужения. Отметим, что теоретические предсказания [6] M.B. Nardelli, J. Bernholc. Phys. Rev. Lett., 92, 037 базируются на простых, аналитических выражениях, в то (2004).

время как нами решена строгая квантово-механическая [11] J. Szczytko, W. Mac, A. Twardowki, F. Matsukura, H. Ohno.

задача. Таким образом, экспериментально получить полPhys. Rev. B, 59, 12 935 (1999); C. Rster, T. Borностью (100%) спин-поляризованный ток в классической zenko, C. Gould, G. Schmidt, L.W. Molenkamp, X. Liu, конструкции КТК достаточно сложно. Одним из выходов T.J. Wojtowicz, J.K. Furdyna, Z.G. Yu, M.E. Flatt. Phys. Rev.

из этой ситуации может быть увеличение длины сужения Lett., 91, 216 602 (2003).

(l0 на рис. 1), однако тогда появятся нежелательные [12] M. Julliere. Phys. Lett., 54A, 225 (1975).

осцилляции проводимости [17]. [13] E.Castano, G. Kirczenow. Phys. Rev. B, 45, 1514 (1992).

[14] D.K. Ferry, S.M. Goodnick. Transport in nanostructures Показано, что зависимость поляризации проходящего (Cambridge University Press, Cambridge, England, 1997).

тока от ширины сужения носит сложный, нелиней[15] A.D. Stone, A. Szafer. IBM J. Res. Develop., 32, 384 (1988);

ный характер. Значения поляризации достигают макR.A. Jalabert, H.U. Baranger, A.D. Stone. Phys. Rev. Lett., 65, симальных значений при малых ширинах, а затем, по 2442 (1990).

мере увеличения ширины, характеристика показывает [16] П. Ю, М. Кардона. Основы физики полупроводников затухающие осцилляции. Максимальные значения, т. е.

(М., Физматлит, 2002). [Пер. с англ.: P.Y. Yu, M. Gardona рабочая область спинового фильтра, находятся в узком (Springer, 2002)].

диапазоне ширин сужения КТК ( 3.5-4.0нм). Следова[17] С.А. Игнатенко. Изв. Белорус. инж. акад., № 2(18)/2, тельно, при экспериментальной реализации необходимо (2004).

с особым вниманием следить за этим параметром.

Редактор Л.В. Беляков Установлено, что достигнутая в настоящее время величина спин-орбитального расщепления Gax Mn1-xAs A spin filter on the quantum point contact = 0.034 эВ [11] является достаточно высокой для SO in diluted magnetic semiconductors изготовления спинового фильтра на КТК, и дальнейшее увеличение этой величины не даст существенного приS.A. Ignatenko, V.E. Borisenko роста степени поляризации проходящего тока.

Belorussian State University on Informatics Работа выполнена при частичной финансовой подand Radioelectronics, держке Фонда фундаментальных исследований Респуб220013 Minsk, Republik Belarus лики Беларусь (грант Ф04М-039).

Физика и техника полупроводников, 2005, том 39, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.