Вестник ТГПУ им Л.Н. Толстого №4 2007

ПУБЛИКАЦИЯ МОЛОДОГО УЧЕНОГО № 4, 2007 Л= В=Никольская,- А. В=Парамонов, Ю. Ф . Головнев ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ PbS-EuS ДЛЯ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ В работе предложена конструкция полевого транзистора на основе ферромаг­ нитных гетероструктур PbS-EuS и теоретически исследованы основные его харак­ теристики. Усгановлено, что плотность электронов на гетерогранице возрастает до 102|см'3. Получены высокие значения крутизны и проводимости канала. Введение В настоящее время ведутся активные экспериментальные исследования ферромагнит­ ных полупроводниковых структур, особенностью которых является возможность управле­ ния их электрическими, магнитными, оптическими и частотными характеристиками с по­ мощью внешнего электрического или магнитного полей [1]. Бесспорно возможным практическим применением описанных эффектов является создание нового поколения уст­ ройств твердотельной электроники миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов - генераторов, усилителей, фильтров, транзисторов, модулируемых и перестраиваемых по частоте магнитным полем. В частности, ферромагнитные гетероструктуры, согласованные по параметру кристаллической решетки, получили широкое распространение при исполь­ зовании их для разработки приборов высокочастотной электроники. В подобных устройст­ вах со сверхмалыми размерами активной области необходимо создать высокие концентра­ ции носителей в очень узких областях гетероструктуры. Так, например, в рассматриваемых гетероструктурах PbS-EuS (постоянные кристаллических решеток составляющих полупро­ водников совпадают с точностью до 0,17 %) это достигается при образовании гетеропере­ хода, когда электроны из слоя EuS перетекают в слой PbS до полного выравнивания их уровней Ферми. При этом на границе полупроводников происходит сильное изменение электронной плотности. Высокая концентрация носителей тока (до п~1021см’3) приводит к интенсивному косвенному обмену их с магнитными атомами европия и установлению ферромагнитного порядка в приповерхностной области (на глубине более 20А) [2]. В этой области дно зоны проводимости опускается до 0,25 эВ, предоставляя тем самым возмож­ ность другим электронам просачиваться в слой сульфида европия. После появления в последние годы нового направления в прикладной физике - спи­ новой электроники, которая использует для обработки информации не только заряд элек­ трона, но и его спин, начали активно исследоваться спиновые полевые транзисторы. Ге­ тероструктура PbS-EuS, благодаря наличию 4/-состояний в запрещенных зонах сульфида европия, «идеально» подходит для реализации в ней спинового токопереноса и, следова­ тельно, для создания на ее основе спиновых полевых транзисторов. Ведь основная слож­ ность при создании приборов на основе спиновой инжекции - это подбор пары ферро­ магнитный полупроводник - парамагнитный полупроводник, которая характеризовалась бы 100 %-ной спиновой поляризацией носителей в ферромагнитном полупроводнике и большой степенью спинового расщепления электронных уровней полупроводника. Полевой транзистор на основе гетероструктур PbS-EuS Изготовление квантово-размерных структур для высокочастотной электроники тре­ бует создания полупроводниковых гетеропереходов с необходимыми свойствами. При­ боры, работающие на высоких частотах, должны иметь малое время распространения сигнала от входа к выходу. Этого можно достигнуть, если использовать полупроводнико­ вую структуру, в которой носители могут двигаться с высокими скоростями. Поэтому