Фундаментальное материаловедение
Фундаментальное материаловедение
Фундаментальное материаловедение
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Наноструктуры разбавленных магнитных полупроводников – будущее<br />
спинтроники<br />
Дмитриев А.И.<br />
аспирант<br />
Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка, Россия<br />
E-mail: alex-dmitriev2005@yandex.ru<br />
Современная электроника основана на полупроводниках. Требования,<br />
предъявляемые к размеру, потребляемой энергии, скорости работы приборов<br />
электроники ежедневно увеличиваются. Это ставит задачу поиска и внедрения в<br />
практику альтернативных материалов, работающих на неклассических принципах.<br />
Решением задачи поиска элементов для будущей электроники является создание<br />
приборов спинтроники, в которых для управления их свойствами помимо заряда<br />
электрона будет использоваться его спин. Спинтронные материалы должны иметь<br />
высокое время спиновой когерентности. В полупроводниках оно на несколько порядков<br />
величины больше, чем в металлах, обычно используемых в спинтронных<br />
мультислойках. Поэтому «полупроводниковая» спинтроника более привлекательна и<br />
реалистична, чем «металлическая». В настоящее время идет активная работа над<br />
созданием разбавленных магнитных полупроводников (Diluted Magnetic Semiconductors<br />
- DMS), ферромагнитных при комнатной температуре, которые будут удовлетворять<br />
всем требованиям, предъявляемым спинтроникой. Несмотря на выигрыш во времени<br />
спиновой когерентности, большинство исследуемых DMS имеют весьма низкие<br />
температуры Кюри, что ограничивает практические применения, обнаруженных ранее<br />
весьма элегантных эффектов спин-зависимого транспорта, магнитооптических спиновых<br />
эффектов, эффектов управления температурой Кюри или коэрцитивной силой при<br />
помощи внешнего электрического поля.<br />
В работе взаимодополняющими экспериментальными методами: СКВИДмагнетометрия,<br />
ЭПР-спектроскопия исследованы статические и высокочастотные<br />
динамические магнитные и магнитотранспортные свойства нанопроволок Ge1-XMnX (x =<br />
1, 3, 5 %) нанопленок Ge1-XMnX (x = 2, 4, 8 %). В нанопроволоках Ge1-XMnX отсутствуют<br />
кластеры сплавов GeMn.<br />
Обнаружено, что в нанопроволоках Ge1-XMnX температура Кюри ~ 320 К, в то<br />
время как макрокристаллических образцах того же состава не превышает 25 К. Таким<br />
образом, показано влияние перехода к наноразмерам на температуру ферромагнитного<br />
упорядочения в DMS. Разделены вклады в магнитную восприимчивость в<br />
нанопроволоках Ge1-XMnX от магнитоупорядоченных подсистем локализованных спинов<br />
ионов Mn и подсистемы подвижных носителей заряда. Обнаружена корреляция между<br />
микроволновой электрической проводимостью и магнитной восприимчивостью<br />
нанопроволок Ge1-XMnX. Установлено, что низкотемпературный ферромагнитный<br />
резонанс (T = 4 - 60 K) отвечает спин-волновому резонансу в неоднородной нанопленке<br />
Ge1-XMnX. Экспериментально установлено, что микроволновое магнитосопротивление в<br />
нанопленках Ge1-XMnX состоит из двух основных компонент: положительное<br />
классическое лоренцево и отрицательное магнитосопротивление, возникающее из-за<br />
зеемановского расщепления локализованных состояний. Проанализирована полевая<br />
зависимость магнитосопротивления нанопленок Ge1-XMnX, что позволило оценить<br />
длину релаксации фазы носителей заряда. Установленные закономерности<br />
микроволнового магнитосопротивления отнесены к кристаллической решетке, а не к<br />
микроволновой электрической проводимости кластеров GeMn. При переходе от<br />
квазидвумерной к квазиодномерной системе Ge:Mn обнаружено подавление<br />
микроволнового магнитосопротивления, что свидетельствует о влиянии ограничений<br />
размерности на микроволновое магнитосопротивление в системе Ge:Mn.
Change language