Вестник ТГПУ им Л.Н. Толстого №2 2005

ПУБЛИКАЦИИ МОЛОДОГО УЧЕНОГО № 2, 2005 Л. В. Никольская, Ю. Ф. Головнев ВЛИЯНИЕ ФЕРРОМАГНИТНОГО ПОРЯДКА НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ ДИАГРАММУ ГЕТЕРОПЕРЕХОДА PbS - EuS В работе проведен анализ магнитного состояния на гетеропереходе EuS-PbS с использованием комбинированного метода теории возмущений и вариационного принципа. Получено, что для параметров EuS ферромагнитные области могут достигать размеров >20А в глубину этого слоя, в результате чего в кристаллической сверхре­ шетке создается периодическая структураферромагнетик - парамагнетик. Сверхрешетки на основе ферромагнитных и парамагнитных полупроводников яв­ ляются той средой, где возможен перенос спин-поляризованных электронов, который широко используется в одном из перспективных направлениях микроэлектроники — спинтронике. Этим идеям соответствуют гетероструктуры из халькогенидов европия и свинца. Постоянные кристаллических решеток соответствующих полупроводников совпадают, и они относятся к одной пространственной группе O l . При образовании гетероперехода EuS-PbS электроны из слоя EuS, легированного донорами, будут перетекать в слой PbS до полного выравнивания их уровней Ферми. И мы должны были бы получить энергетическую зонную диаграмму - в соответствии с диффузионной моделью Андерсона [2]. Однако здесь необходимо учесть, что в ферро­ магнитном полупроводнике EuS действует достаточно сильная связь между электронной плотностью и намагниченностью, которая, в частности, приводит к понижению дна зоны проводимости в нем. Поэтому при построении энергетической диаграммы гетероперехода EuS-PbS эту связь необходимо предусматривать, так как на границе полупроводников происходит сильное изменение электронной плотности. Высокая концентрация носителей тока (до п~Ю20см 3) приводит к интенсивному косвенному обмену их с магнитными атомами ев­ ропия и установлению ферромагнитного порядка в приповерхностной области. Ее тол­ щину можно определить методом теории возмущения в комбинации с вариационной процедурой решения соответствующего уравнения Шредингера: 2т -А + V а П AS з Г 2 е2п ^2 ~2гГ Ц=Е\\1, ( 1 ) где А - интеграл «-^обмена, Г* - поверхностная температура Кюри, S - спин магнитного атома Eu, Q - площадь ферромагнитной области, т - эффективная масса электрона, е - диэлектрическая проницаемость, а - постоянная решетки, г - расстояние от гетерограницы в глубь слоя EuS, |е |п - плотность положительного заряда в приповерхностной области сульфида европия. Малой величиной в гамильтониане уравнения (1) будем считать: и = ТП AS -г—- ( 2 ) а 205