Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Halbleiterphysik Donnerstag
ions. It is expected that the localized moments of the transition metal
ions are coupled ferromagnetically via the mobile charge carriers of the
semiconductor. It is predicted that Mn doped ZnO is a promising candidate
for spintronics with a Curie temperature above room-temperature.
We have grown thin Mn doped ZnO films using Pulsed Laser Deposition
(PLD) at different temperatures and gas atmospheres. Transmission
Electron Microscopy shows a large amount of growth defects which might
lead to an enrichment of Mn ions at these defects. The magnetization
shows ferromagnetic behavior at low temperatures for Mn doped films
grown at 200 ◦ C without further carrier doping. Films grown at higher
temperatures do not show a ferromagnetic hysteresis. Also, carrier doping
by supplying a high flux of N atoms during growth does not lead to
ferromagnetism in the system.
HL 44.10 Do 16:30 Poster A
Optical and Electronic Methods to Observe Spin Injection
— •Fang-Yuh Lo 1 , Dirk Reuter 1 , Andreas Wieck 1 , Ellen
Schuster 2 , and Aleksey Dremin 3 — 1 Ruhr-Universitaet Bochum,
Lehrstuhl fuer Angewandte Festkoerperphysik, Universitaetsstr. 150,
D-44780 Bochum — 2 Universitaet Duisburg-Essen, Laboratorium fuer
Angewandte Physik, Lotharstr. 1, D-47048 Duisburg — 3 Universitaet
Dortmund, Experimentelle Physik II , Otto-Hahn-Strasse 4, D-44227
Dortmund
The spin injection from magnetic metal films into semiconductors attracts
great interests since it is proposed in the early 1990s. There are
two possibilities to investigate this phenomenon, optical or electronic.
Due to the optical transition rule, the emitted light will have either left
or right circularly-polarization with respect to the different kinds of spins
of the injected carriers. The electronic way is to look at the differences of
resistance with the different spin alignment of the magnetic electrodes,
which are used to inject carriers. There are some reported works, and
most of them are using optical methods. In this work, we apply both the
optical and electronic method to investigate spin-injection phenomenon.
The optical method is to analyze the degree of the polarization of the
emission from semiconductor quantum structures. Both of the focused
ion beam implantation and cleaved-edge overgrowth techniques are applied
to form micro- and nano-structures for the electronic observations
of spin injection into semiconductors.
HL 44.11 Do 16:30 Poster A
Measurement of the barrier height of Ni-Schottky contacts on
GaAs in high magnetic fields — •Holger von Wenckstern 1 ,
Michael Ziese 1 , Rainer Pickenhain 1 , Gisela Biehne 1 , Volker
Gottschalch 2 , Pablo Esquinazi 1 , and Marius Grundmann 1 —
1 Universität Leipzig, Institut für Experimentelle Physik II, Linnéstraße 5,
04103 Leipzig — 2 Universität Leipzig, Institut für Anorganische Chemie,
Linnéstraße 3, 04103 Leipzig
In recent years spin injection into semiconductors and spin transport
phenomena have attracted a growing interest in the physical society. The
evidence that spin was injected and transported has mainly been provided
by optical means [1]. In this contribution we make a first step
towards probing the spin polarization of a metal on a semiconductor by
electrical measurements. We have tested a simple model concerning a
Schottky contact between a ferromagnet and a semiconductor predicting
the lowering of the Schottky barrier due to the Zeeman effect [2]. We
have employed this new method to Ni-Schottky contacts on n-type GaAs
which were prepared by evaporating this ferromagnetic metal onto the
surface of the semiconductor. The Schottky-barrier height of the contacts
was determined from capacitance-voltage and current-voltage measurements
in a temperature range from 10 to 300 K. The applied magnetic
field was varied between 0 and 9 T.
[1] H. J. Zhu et al., PRL 87, 016601 (2001).
[2] “Spin Electronics”, edited by M. Ziese and M. J. Thornton, Springer
Verlag, Heidelberg, 2001, p. 24.
HL 44.12 Do 16:30 Poster A
Einfluss der Pseudopotential-Näherung auf die elektronische
Selbstenergie — •Arno Schindlmayr 1 , Takao Kotani 2 und Stefan
Blügel 1 — 1 Institut für Festkörperforschung, Forschungszentrum
Jülich, 52425 Jülich — 2 Department of Physics, Osaka University, 1-1
Machikaneyama, Toyonaka, Osaka 560-0043, Japan
Obwohl die Dichtefunktionaltheorie häufig auch zur Untersuchung
der elektronischen Struktur von Festkörpern verwendet wird, geben die
Kohn-Sham-Eigenwerte nicht die tatsächliche Bandstruktur wider und
weisen insbesondere bei der Bandlücke von Halbleitern systematische
Fehler auf. Eine exakte Beschreibung des Anregungsspektrums ist dagegen
im Rahmen der Vielteilchen-Störungstheorie möglich. In praktischen
Anwendungen hat sich insbesondere die GW-Näherung für die elektronische
Selbstenergie als überaus erfolgreich erwiesen. Herkömmliche
Implementierungen, die Pseudopotentiale und ebene Wellen verwenden,
stimmen für typische Halbleiter innerhalb von 0,1 eV mit experimentell
gemessenen Bandstrukturen überein. Neuere Rechnungen, die auf
die Pseudopotential-Näherung verzichten, zeigen jedoch eine größere Abweichung
und stellen die bisherigen Resultate in Frage. Die Ursache für
die beobachtete Diskrepanz ist unklar. Um Licht ins Dunkel zu bringen,
führen wir Bandstruktur-Rechnungen innerhalb der GW-Näherung mit
und ohne Pseudopotentiale durch, wobei im zweiten Fall die FLAPW-
Methode verwendet wird. In einer Gegenüberstellung untersuchen wir
systematische Unterschiede in den Beiträgen zur Selbstenergie.
HL 44.13 Do 16:30 Poster A
Bestimmung der lokalen Empfindlichkeit eines EMR-Sensors
mittels Mikromagneten — •M. Hoener 1 , O. Kronenwerth 1 , M.
Holz 2 , Ch. Heyn 1 , D. Grundler 1 und D. Heitmann 1 — 1 Institut
für Angewandte Physik und Zentrum für Mikrostrukturforschung der
Universität Hamburg, Jungiusstr. 11, 20355 Hamburg — 2 I.Institut für
Theoretische Physik Universität Hamburg, Jungiusstr. 9, 20355 Hamburg
Metall-Halbleiter-Hybridstrukturen zeigen einen großen geometrischen
Magnetowiderstand. Dieser sogenannte Extraordinary-
Magnetoresistance-(EMR)-Effekt könnte zukünftig für die Herstellung
von Magnetfeldsensoren bzw. Festplatten-Leseko¨pfe geeignet sein.
Wir haben mikrostruktrierte Hybridsysteme hergestellt, bestehend
aus einem zweidimensionalen Elektronensystem (2DES) in einer
InAs/GaAs-Heterostruktur und einem Au-Film. Der Au-Film wurde
mittels Cleaved Edge Overgrowth auf der (110)-Spaltfläche im Bereich
der 2DES-Mesa präperiert. Weiter haben wir auf verschiedene EMR-
Sensoren einzelne Mikromagnete aus Fe integriert, die lokal definierte
Streufelder erzeugten. Damit wurde die lokale Magnetfeldempfindlichkeit
der EMR-Sensoren untersucht. Dazu führten wir bei 4,2 K
Magnetotransportmessungen durch, bei denen ein äußeres Magnetfeld
den Magnetisierungszusand der Mikromagnete steuerte. Durch Variation
der Dicke des Mikromagneten, seiner Position auf dem EMR-Sensor, der
2DES-Ladungsträgerdichte sowie der Geometrie des Sensors wurde aus
den Transportdaten Parameter für optimierte EMR-Sensoren ermittelt.
Diese Arbeit wurde von der DFG im Rahmen des SFB 508 gefördert.
HL 44.14 Do 16:30 Poster A
Magnetoresistance of Schottky Diodes — •M. Ziese — Division
of Superconductivity and Magnetism, University of Leipzig, Linnéstrasse
5, 04103 Leipzig.
The magnetoresistance of commercial Schottky diodes was investigated.
The current-voltage characteristics of passivated Si-Schottky contacts
obtained from various suppliers were measured in an applied magnetic
field up to 8 T at temperatures between 5 K and 300 K. All samples
studied showed similar behaviour. Down to 80 K the current-voltage
characteristics can be understood within thermionic emission theory, between
80 K and 50 K a crossover to tunnelling is seen. Below 50 K the
charge carriers freeze in and an appreciable series resistance develops. Below
30 K a second nonlinear conduction process appears at high voltages.
This process is strongly magnetic field dependent and at 5 K a significant
shift of the current-voltage characteristics in an applied field is observed.
The magnetoresistance reaches +40% in 5 T at 10 K, decays strongly
with increasing temperature and vanishes above 30 K; it depends on the
relative direction between current and magnetic field. These findings are
discussed within a model of nonlinear current transport.
HL 44.15 Do 16:30 Poster A
Semiconductor–Metal Hybrid Structures as Optimized
Magnetic–Field Sensors — •Matthias Holz 1,2 , Oliver Kronenwerth
3 , Matthias Hoener 3 , and Dirk Grundler 3 — 1 I. Institut
für Theoretische Physik, Universität Hamburg — 2 FB Elektrotechnik,
Universität der Bundeswehr Hamburg — 3 Institut für Angewandte
Physik, Universität Hamburg
Recent experimental results show that non–magnetic semiconductor–
metal hybrid structures can exhibit a very large magnetoresistance effect,
the so–called Extraordinary Magnetoresistance (EMR) effect. Such structures
do not suffer from the drawbacks of current magnetic–field sensors
based on the giant magnetoresistance (GMR) or tunnel magnetoresistance
(TMR) effect, like magnetic noise or demagnetisation. In addition
to its physical significance, the EMR effect is thus interesting for im-