Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Halbleiterphysik Donnerstag
HL 41 Spinabhängiger Transport II
Zeit: Donnerstag 15:15–16:30 Raum: H17
HL 41.1 Do 15:15 H17
Laterale Py-InAs Spinventil-Geometrie: Magnetische
Domänen, Schaltverhalten und Grenzflächeneigenschaften —
•T. Last, S. Hacia, S.F. Fischer und U. Kunze — Werkstoffe und
Nanoelektronik, Ruhr-Universität Bochum, D-44780 Bochum
Schaltverhalten, magnetostatische Wechselwirkung, Domänenkonfiguration
und Grenzflächeneigenschaften der Elektroden einer lateralen
Py-InAs Spinventil-Geometrie wurden mittels Magnetotransport, Magnetkraftmikroskopie
und SQUID-Magnetometrie untersucht. Als Elektroden
dienen nanostrukturierte 20 bis 50 nm dicke Permalloydrähte (Breiten:
0.4 µm, 2.0 µm) mit Aspektverhältnissen von 10 und 50, die sich
in Remanenz in einem Eindomänenzustand befinden. Der longitudinale
anisotrope Magnetowiderstand einzelner hochremanenter Py-Drähte
zeigt einen klaren Anstieg des Schaltfeldes mit abnehmender Breite. Die
Wechselwirkung dreier benachbarter parallel geschalteter Drähte (Abstand:
1.3 µm - 2.9 µm) wird anhand des Entmagnetisierungsfeldes µ0HD
im transversalen Magnetfeld diskutiert. µ0HD verringert sich mit abnehmendem
Abstand zwischen den Drähten. Mit Messungen der magnetischen
Hysterese (5 K) nach Abkühlung im Magnetfeld (35 mT) wurde
die Spinordnung an der Py/InAs-Grenzfläche untersucht. Nur (mit Gold)
abgedeckte dünne Py-Schichten (t ≤ 6 nm) auf InAs zeigen symmetrische
magnetische Hysteresen. Dies deutet auf eine für die Spininjektion geeignete
kollineare Spinordnung an der Py-InAs-Grenzfläche hin.
HL 41.2 Do 15:30 H17
Anomalous Spin Dephasing in (110) GaAs Quantum Wells —
•Daniel Hägele 1 , Stefanie Döhrmann 1 , Jörg Rudolph 1 , Dieter
Schuh 2 , and Michael Oestreich 1 — 1 Universität Hannover, Institut
für Festkörperphysik, Abteilung Nanostrukturen, Appelstr. 2, D-30167
Hannover — 2 Walter Schottky Institut, Technische Universität München,
Am Coulombwall, D-85748 Garching
GaAs quantum wells grown on (110) oriented substrates are considered
prime candidates for room temperature spintronics. The electron
spin lifetime in such structures had recently been demonstrated to exceeded
the lifetime found in (100) grown quantum wells by about an
order of magnitude [1]. However, we observe a strong anisotropy of electron
spin decoherence in n-doped (110) GaAs/(AlGa)As quantum wells.
We measure long lifetimes for electron spin along (110) direction, but the
lifetime for spin perpendicular to (110) is dramatically reduced by up to
a factor of ten, which has direct implications for the design of spintronic
devices. We also observe that spin lifetimes decrease monotonically for
both spin orientations above a temperature of 80 and 120 K, respectively.
In case of (110) spin orientation the decrease is very surprising and cannot
be explained with the usual Dyakonov Perel dephasing mechanism.
A novel spin dephasing mechanism is put forward based on scattering of
electrons between different quantum well subbands.
[1] Y. Ohno et al., Phys. Rev. Lett. 83, 4196 (1999)
HL 41.3 Do 15:45 H17
Influence of magnetic-field induced tuning of disorder and band
structure on the magnetoresistance of dilute magnetic semiconductors
— •C. Michel, P.J. Klar, S.D. Baranovskii, P. Thomas,
and W. Heimbrodt — FB Physik und WZMW, Philipps-Universität,
Marburg
We study theoretically the magneto-transport in p-type wide-gap dilute
magnetic semiconductors in the paramagnetic phase. Two models
(referred to as mobility model and network model) based on a minimal
description of the valence band structure and the acceptor state of the
DMS are discussed. In both models, band filling effects, magnetic-field
splitting of the band states due to the p-d exchange interaction as well
as effects of magnetic-field independent disorder are included whereas
carrier-carrier interactions other than those responsible for the local magnetism
of the Mn ions are neglected. Despite the exclusion of many-body
effects in the bands, positive as well as negative MR effects are predicted
which show a qualitative agreement with recent experiments on p-type
dilute magnetic semiconductors [Ye et al., J. Supercond.: INM 16, 159
(2003), Nam et al., J. Supercond.: INM 16, 335 (2003)]. The differences
between the two models arise from a different, model-specific weighting
of disorder and occupation effects.
HL 41.4 Do 16:00 H17
Large spin splittings in GaSb/AlSb heterostructures with
absolute conduction minima deriving from the L valley —
•Reinhard Scholz 1 , Jean-Marc Jancu 2 , Giuseppe La Rocca 2 ,
and Paul Voisin 3 — 1 Institut für Physik, Technische Universität
Chemnitz — 2 Scuola Normale Superiore and INFM, Pisa — 3 Laboratoire
de Photonique et de Nanostructures, CNRS, Marcoussis
Recently, it has been proposed to develop so-called spintronic devices
based on spin-dependent properties in semiconductor nanostructures.
The subsequent investigations of the spin splitting in semiconductor
heterostructures have been focusing on quantized states resulting from
the Γ valley of the conduction band in III-V compounds. Around Γ, the
spin-orbit coupling is proportional to the Dresselhaus or k 3 term in leading
order, resulting in spin splittings of the order of 0.1 meV close to the
Fermi energy in doped GaAs/AlAs heterostructures [1]. On the other
hand, around the L point, k-linear spin-orbit coupling is allowed for the
tranverse directions. For heterostructures with the absolute conduction
minimum deriving from the L point of the bulk material, these k-linear
terms result in large spin splittings for wave vectors orthogonal to the
growth direction. Using narrow GaSb quantum wells between AlSb barriers
as a model system with quantum well states related to the L valley,
we demonstrate that spin splittings exceeding 10 meV can be achieved,
more than 2 orders of magnitude above typical values resulting from the
Dresselhaus term around the Γ point.
[1] J. Kainz, U. Rössler, and R. Winkler, Phys. Rev. B 68, 075322 (2003).
HL 41.5 Do 16:15 H17
Grundlagen und Anwendungen der gepulsten elektrisch detektierten
magnetischen Resonanzspektroskopie — •Christoph
Böhme — Hahn-Meitner-Institut Berlin, Abteilung Siliziumphotovoltaik,
Kekulestrasse 5, 12489 Berlin
Elektrisch detektierte magnetische Resonanz (EDMR) ist ein Experiment
mit dem sich spinabhängige elektronische Übergänge die einen Einfluß
auf die Leitfähigkeit haben (Transport, Rekombination) untersuchen
lassen. Die gepulste EDMR beruht auf der transienten Messung von Halbleiterströmen
nach einer sehr kurzen, kohärenten Anregung paramagnetischer
Zentren. Durch das Messen des Probenstromes in Abhängigkeit
von der Zeit, der Pulsanregung und dem Magnetfeld, erschließt sich eine
Fülle experimenteller Daten, mit denen weitaus bessere Aussagen über
die untersuchten Mechanismen gemacht werden können als mit der traditionellen
EDMR, einem adiabatischen Magnetfeldvorschubexperiment.
Die Anwendung von gepulster EDMR erstreckt sich jedoch nicht nur auf
die genaue Analyse von elektronischen Prozessen zur Materialcharakterisierung,
sie ermöglichte kürzlich auch zum ersten Mal die elektrische Detektion
von Spinkohärenz mit einer Empfindlichkeitsgrenze von wenigen
hundert Elektronen. Letzteres bedeutet einen großen Fortschritt für die
Suche nach empfindlichen Ausleseverfahren für spinbasierte Festkörper-
Quanteninformationssysteme. In diesem Beitrag werden die theoretischen
und experimentellen Grundlagen der gepulsten EDMR kurz vorgestellt,
bevor verschiedene experimentelle Ergebnisse von gepulsten EDMR Messungen
an unterschiedlichen Halbleitersystemen gezeigt werden.