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Halbleiterphysik Donnerstag 20GPa. In the investigated GaAs0.915N0.085 sample the phase transition indicated by the disappearance of the GaAs-like phonons takes place at about 19GPa. Up to that pressure, the pressure coefficients of the optical phonons are similar to those of GaAs. The LVM shifts to higher frequencies at a significantly higher rate. This behaviour can be understood assuming that the pressure induced changes of the bond lengths are the same as in pure GaAs. It can be shown that the anharmonicity of the Ga-N bonds in Ga(As,N) is smaller than in GaN. HL 43.2 Do 15:30 H14 Zirkular photogalvanischer Effekt bei Interband-Anregung in Quantentrögen — •Petra Schneider 1 , S.D. Ganichev 1 , V.V. Bel’kov 2 , C. Back 1 , M. Oestreich 3 , J. Rudolph 3 , D. Hägele 3 , L.E. Golub 2 , W. Wegscheider 1 und W. Prettl 1 — 1 Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Universität Regensburg, 93041 Regensburg — 2 A. F. Ioffe Physico-Technical Institute, 194021 St. Petersburg, Russland — 3 Institut für Festkörperphysik, Universität Hannover, 30167 Hannover Der zirkular photogalvanische Effekt konnte zum ersten Mal bei Interband-Anregung nachgewiesen werden. Die Messung wurde an p-leitenden (113)A MBE-gewachsenen GaAs/AlGaAs Quantentrögen durchgeführt. Die spektrale Abhängigkeit des Photostroms wurde zusammen mit dem Polarisationsgrad im Energiebereich von 1.45 bis 1.8 eV gemessen. Ergebnisse bzgl. der Spinrelaxationszeiten bei Raumtemperatur in dem untersuchten Spektralbereich werden präsentiert. HL 43.3 Do 15:45 H14 Determination of the nitrogen distribution in GaInNAs/GaAs quantum wells by transmission electron microscopy and correlation with spectroscopic data — •M. Hetterich 1 , A. Grau 1 , D. Litvinov 2 , A. Rosenauer 2 , D. Gerthsen 2 , Ph. Gilet 3 , and L. Grenouillet 3 — 1 Institut für Angewandte Physik and Center for Functional Nanostructures (CFN), Universität Karlsruhe, D-76131 Karlsruhe, Germany — 2 Laboratorium für Elektronenmikroskopie and CFN, Universität Karlsruhe, Germany — 3 LETI/DOPT/SLIR, CEA-Grenoble, 38054 Grenoble cedex 9, France We report on a new technique for the determination of the nitrogen concentration in GaInNAs heterostructures by transmission electron microscopy and correlate the obtained results with spectroscopic data (temperature-dependent photoluminescence and photoreflectance spectroscopy). Two almost identical samples grown by gas-source molecular beam epitaxy on GaAs (001) were investigated, containing InGaAs and GaInNAs quantum wells, respectively. Both samples had the same nominal well thickness and In concentration. They only differed in the nitrogen content. The In concentration profile of the InGaAs/GaAs quantum wells was determined by composition evaluation of lattice fringe analysis (CELFA) based on the chemical sensitivity of the (002) reflection in the zincblende structure. The N concentration in the GaInNAs wells was HL 44 Poster II then evaluated by the comparison of CELFA results obtained for both samples. The presented technique may be useful for future investigations into the mechanisms behind the influence of annealing on the optical properties of GaInNAs quantum wells. HL 43.4 Do 16:00 H14 Real-time growth monitoring using multichannel-RAS — •Ch. Kaspari, F. Poser, S. Weeke, and W. Richter for the NanOp collaboration — Technische Universität Berlin, Institut für Festkörperphysik, Sekr. PN 6-1, Hardenbergstraße 36, D-10623 Berlin Since its development by Berkovits, Aspnes and co-workers in the 1980ies, reflectance anisotropy spectroscopy (RAS) has become an important in situ-technique to investigate the epitaxial growth of semiconductor surfaces and interfaces. However, for growth monitoring on a sub-second time scale one is usually restricted to transient measurements at one single photon energy. We have developed a special RAS setup that is capable of measuring transients at eight different photon energies simultaneously in the spectral range between 1.4 and 4.5 eV, thus allowing for a simple 8-point RAS spectrum every 100 ms. This technique was used to investigate fast growth processes in III-V-MOVPE, e.g. oxide desorption, GaAs buffer growth and N/As group V switching processes. HL 43.5 Do 16:15 H14 Optical cross sections of the deep defect centers in low temperature grown GaAs — C. Steen 1 , C. Metzner 1 , R. Schmidt 1 , P. Kiesel 2 , S. Malzer 1 , and •G.H. Döhler 1 — 1 Institut für Technische Physik I, FAU Erlangen-Nürnberg, Erlangen, Germany — 2 Palo Alto Research Center Incorporated, Palo Alto, California “Low Temperature Grown GaAs”(LT-GaAs) grown by molecular beam epitaxy (MBE) at low substrate temperatures (190 ◦ C - 300 ◦ C) contains a high concentration of (non-stoichiometric) excess As, which is incorporated as EL2-like point defects (AsGa) and As precipitates. At low temperatures, where the thermal emission rates are negligible, the occupation of the deep defects can be changed optically. A determination of the (wavelength-dependent) optical cross sections is possible if initial conditions can be adjusted where all defects are depleted or filled, respectively. We have determined the optical cross sections σn and σp of the defects in LT-GaAs. We have used a p-i-n structure with a thin, only a few nm thick, layer of LT-GaAs embedded in the i-region of a n-i-p diode. By applying a reverse bias we are able to control the charge in the LT-GaAs layer [1]. The charge of the LT-GaAs layer is directly correlated with the channel conductance Gnn of the (thin) top n-layer. The optical cross sections for both electrons and holes were deduced by determining the initial slope of the Gnn change when the illumination starts. The results were confirmed by the determination of the ratio of σn and σp deduced from the steady Gnn value under illumination. [1] K.-F.-G. Pfeiffer et al., Appl. Phys. Lett. 77, 2349 (2000) Zeit: Donnerstag 16:30–19:00 Raum: Poster A HL 44.1 Do 16:30 Poster A Unified Description of Spin-Polarized Electron Transport in Ferromagnet-Semiconductor Structures — •U. Wille and R. Lipperheide — Abteilung Theoretische Physik (SF5), Hahn-Meitner- Institut Berlin, Glienicker Str. 100, D-14109 Berlin, Germany Generalizing our recent work [PRB 68, 115315 (2003)] on electron transport in semiconductor structures, we develop a unified description of ballistic and diffusive spin-polarized transport in ferromagnetsemiconductor structures. A “thermoballistic” current is introduced, in which electrons move ballistically in the band edge potential of the semiconductor, and are thermalized at certain randomly distributed equilibration points. Spin relaxation is allowed to occur in the ballistic intervals between the equilibration points. An integral equation for the density spin polarization in the semiconductor is derived. For constant band edge potential, this equation can be converted to a differential equation, which is identical to the spin diffusion equation, except that the spin diffusion length is renormalized by the factor (1+τ/τs) −1/2 , where τ and τs are the momentum and spin relaxation times, respectively. The ballistic element in the unified description gives rise to discontinuities in the chemical potential at the ferromagnet-semiconductor interfaces. The spin polarization injected into the semiconductor and the position dependence of the polarization inside the semiconductor are obtained for any value of the ratio τ/τs. HL 44.2 Do 16:30 Poster A Herstellung einer lateralen Py/GaSb/InAs Spinventil- Geometrie — •M. Wahle 1 , T. Last 1 , S.F. Fischer 1 , U. Kunze 1 , C. Schwender 2 und H. Fouckhardt 2 — 1 Werkstoffe und Nanoelektronik, Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum — 2 FB Physik, TU Kaiserslautern, 67653 Kaiserslautern Für den elektrischen Nachweis der Spinakkumulation in einem Halbleiter in lateraler Spinventil-Geometrie wird eine GaSb(5 nm)/InAs(15 nm)/AlSb(20 nm)-Heterostruktur mit hochremanenten Permalloy-(Py)- Elektroden kontaktiert. Aufgrund der Ausbildung einer Schottky- Barriere zwischen Py und GaSb kann diese als Tunnelbarriere zum InAs-Transportkanal dienen. Mittels Magnetotransportmessungen wurden die Elektronendichte n ≈ 1.5·10 12 cm −2 und die mittlere Beweglichkeit µ ≈ 30000 cm 2 /Vs des 2DEGs im InAs bestimmt. Die Herstellung der lateralen Nanostrukturen erfolgt in drei Schritten. Eine Isolation des Ferromagnet-Halbleiter Kontaktes von der Metallkontaktierung wird durch Aufsputtern von 200 nm SiO2 erzielt. In einem optischen Lithographieschritt wird ein 20 µm breites Kontaktfenster zum GaSb geöffnet. Die
Halbleiterphysik Donnerstag Py-Elektroden (Länge: 150 µm, Breiten: 2 µm, 0.4 µm, Abstand: 200 nm, Dicke: 30 nm) werden mittels Elektronenstrahllithographie, Elektronenstrahlverdampfung und anschließendem Lift-off über dieses Kontaktfenster gelegt. Erste Ergebnisse zum winkelabhängigen Magnetowiderstand werden präsentiert. HL 44.3 Do 16:30 Poster A Tunneling Through Single-Crystal GaAs(001) Barriers — •Marcus Zenger, Jürgen Moser, Peifeng Chen, Stephan Kreuzer, Werner Wegscheider, and Dieter Weiss — Universität Regensburg We investigate transport through epitaxial GaAs(001) barriers (6-10 nm) sandwiched between evaporated polycrystalline metal films. To realize a metal/GaAs(001)/metal sandwich we use the epoxy-bond-andstop-etch-technique. Previous experiments have shown a non-linear I-Vcharacteristic and a small but clear TMR ratio of 0.2-0.5%. To increase the TMR ratio we reduced the temperatures during the fabrication process. This leads to a higher TMR ratio of about 1.7% which corresponds to a polarization of about 9% in the Julliére model. A negative MR which is observed at high magnetic fields together with the still low degree of polarization suggests that spin-flip scattering is important at the Fe/GaAs interface. The negative MR in Fe/GaAs/Fe junctions will be compared to the corresponding high-field MR of nonmagnetic sandwiches, which grows quadratically. If this nearly temperature independent positive contribution is subtracted from our high-field TMR data a linear negative MR results. The latter seems to contain information about the spin-flip scattering process. HL 44.4 Do 16:30 Poster A Präparation von Aluminiumoxid-Tunnelbarrieren für den spinpolarisierten Transport — •Christine M. S. Johnas, Alexander van Staa, Toru Matsuyama und Guido Meier — Institut für Angewandte Physik und Zentrum für Mikrostrukturforschung, Jungiusstraße 11, 20355 Hamburg Im Bereich magnetischer Tunnelelemente sind Al2O3-Barrieren bereits etabliert und werden industriell eingesetzt. Für den spinpolarisierten Transport in Hybridsystemen aus Ferromagneten und Halbleitern ist theoretisch vorhergesagt, dass Tunnelbarrieren an der Grenzfläche zwischen Ferromagnet und Halbleiter eine Erhöhung der Spininjektionsrate bewirken [1,2]. In diesem Beitrag befassen wir uns mit der Herstellung und Charakterisierung von Al2O3 als Tunnelbarriere. Es werden in situ oxidierte Au/Al2O3/Au-Kontakte und Ni80Fe20/Al2O3/Normalleiter- Kontakte untersucht. Hierzu variieren wir die Oxidationszeit, die Al2O3-Schichtdicke und die Kontaktgeometrie im Größenbereich von 1 × 1µm 2 bis 8 × 8µm 2 . In zukünftigen Experimenten sollen die Al2O3-Barrieren auch an Ferromagnet-Halbleiter-Grenzflächen erforscht werden. Als Halbleiter wird p-Typ InAs verwendet werden, das an der Oberfläche ein zweidimensionales Elektronengas ausbildet und eine starke, abstimmbare Spin-Bahn-Wechselwirkung aufweist [3]. [1] C.-M. Hu and T. Matsuyama, Phys. Rev. Lett. 87, 066803 (2001). [2] E. I. Rashba, Phys. Rev. B 62, 16267 (2000). [2] T. Matsuyama et al., Phys. Rev. B 61, 15588 (2000). HL 44.5 Do 16:30 Poster A Magnetotransport in (GaMn)As/MnAs and (GaInMn)As/MnAs paramagnetic-ferromagnetic hybrids — •S. Ye, P.J. Klar, W. Heimbrodt, M. Lampalzer, S. Hara, and W. Stolz — FB Physik und WZMW, Philipps-Universität, Marburg The (GaMn)As/MnAs and (GaInMn)As/MnAs paramagneticferromagnetic granular hybrids were grown by metal organic vapour phase epitaxy. By varying the growth conditions different cluster sizes and different orientations of the MnAs clusters with respect to the matrix can be obtained. We have performed magnetoresistance (MR) and Hall measurements in magnetic fields up to 10T and hydrostatic pressures up to 15kbar at temperatures between 1.6 and 300K. The (GaMn)As/MnAs system exhibits a large MR (≈ 160%) at 10T, and changes from a negative to a positive MR with increasing temperature. The MR depends strongly on the cluster size, the chosen transport geometry and an the applied pressure. However the observed effects for the (GaInMn)As/MnAs are considerably smaller even for comparable cluster sizes and similar layer thickness. It is suggested that the interaction between MnAs ferromagnetic clusters and paramagnetic matrix plays an important role for the magnetotransport in such magnetic semicondutor hybrids, which can be adjusted by the cluster size, the chosen transport geometry and the type of paramagnetic matrix material. HL 44.6 Do 16:30 Poster A Laser threshold reduction in a room-temperature spintronic device — •Jörg Rudolph 1 , Joachim Fritzsche 1 , Wolfgang Stolz 2 , Daniel Hägele 1 , and Michael Oestreich 1 — 1 Universität Hannover, Institut für Festkörperphysik, Abteilung Nanostrukturen, Appelstr. 2, 30167 Hannover — 2 Wissenschaftliches Zentrum für Materialwissenschaften, Philipps-Universität Marburg, Hans-Meerwein-Strasse, 35032 Marburg Despite the progress in the field of spintronics, commercial applications are still missing. We demonstrate that the injection of spin polarized electrons into a V ertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) leads via the optical selection rules to a reduction of the laser threshold which is a key figure for semiconductor laser applications. We formerly demonstrated this threshold-reduction only for low temperatures [1]. Now we present time-resolved photoluminescence experiments with a VCSEL-structure at elevated temperatures showing that the threshold reduction takes place even at room-temperature. The spintronic-VCSEL has therefore the potential to become a real-world spintronic device. [1] J. Rudolph, D. Hägele, H.M. Gibbs, G. Khitrova, and M. Oestreich, Appl. Phys. Lett. 82, 4516 (2003) HL 44.7 Do 16:30 Poster A Magnetotransportuntersuchen an (311)a-(Ga,Mn)As — •Matthias Döppe, Ursula Wurstbauer, Matthias Reinwald, Werner Wegscheider und Dieter Weiss — Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Universität Regensburg, D-93040 Regensburg In den letzten Jahren rückte das bei tiefen Temperaturen (Tc ≈ 80K) ferromagnetische (001)-(Ga,Mn)As als potentielles Material für Spininjektionsexperimente in den Mittelpunkt experimenteller Untersuchungen. Effekte wie der Anisotrope Magnetowiderstand (AMR), das stark negative Magnetowiderstandsverhalten bei hohen Feldern und der GPHE (Giant Planar Hall Effekt [1]) sind kennzeichnend für dieses Materialsystem, das bislang hauptsächlich in (001)-Orientierung untersucht wurde. Im Rahmen dieses Projektes untersuchen wir Magnetotransport in unterschiedlichen kristallographischen Richtungen von (Ga,Mn)As Schichten auf (311)A. Das in-plane Magnetfeld wurde hierbei in Schritten von 6 ◦ bzw. 12 ◦ variiert. Gemessen wurde das in-plane Schaltverhalten der Schichten mittels AMR und planarem Halleffekt. [1] H. X. Tang, R. K. Kawakami, D. D. Awschalom and M. L. Roukes, Phys. Rev. Lett. 90, 107201 (2003) HL 44.8 Do 16:30 Poster A Spin-orbit interaction in quantum wires in transverse magnetic field — •S. Debald 1 , T. Brandes 2 , and B. Kramer 1 — 1 I. Institut für Theoretische Physik, Universität Hamburg — 2 Dept. of Physics, UMIST, PO Box 88, Manchester M60 1QD, UK The effect of spin-orbit interaction on spectral and transport properties of quasi one-dimensional electron systems in a transverse magnetic field is investigated in the ballistic regime. Spin-orbit interaction previously has been reported to significantly change the structure of electronic subbands if the spin precession length is comparable to the width of the wire [1,2]. We extend these calculations by introducing a transverse magnetic field. We apply exact numerical and perturbative approaches to identify different regimes dependent on the relative strength in the interplay of confinement, spin-orbit coupling and magnetic field. This interplay leads to new effects like a finite subband-dependent spin-splitting at k = 0 being absent without magnetic field. [1] A.V. Moroz and C.H.W. Barnes, Phys. Rev. B 60, 14272 (1999). [2] M. Governale and U. Zülicke, Phys. Rev. B 66, 073311 (2002). HL 44.9 Do 16:30 Poster A Mn Doped ZnO: A Diluted Magnetic Semiconductor? — •Karl- Wilhelm Nielsen 1 , Stefanie Wagner 1 , Daniel Reisinger 1 , Jan Boris Philipp 1 , Petra Majewski 1 , Lambert Alff 1 , Jürgen Simon 2 , and Rudolf Gross 1 — 1 Walther-Meißner-Institut, Walther- Meißner-Str. 8, 85748 Garching — 2 Institut für Anorganische Chemie, Universität Bonn, Römerstraße 164, 53117 Bonn Over the last years the interest in spintronics has grown continuously. The use of magnetic semiconductors is of particular interest since it would allow for all semiconductor spintronic devices. In diluted magnetic semiconductors the semiconductor ions are partly replaced by transition metal
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Volz, K. .................... HL 44
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