Вестник ТГПУ им Л.Н. Толстого №2 2005

СТУДЕНЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ № 2, 2005 Д. А. Нургулеев Научныйруководитель - Ю. Ф. Головнев АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ВОЛНЫ С ГЕТЕРОГРАНИЦЕЙ ВСВЕРХРЕШЕТКЕ В работе проведен анализ прохождения электрона через гетерограницу в од­ номерном периодическом поле. Рассматривается тенденция развития методов изу­ чения взаимодействия электронной волны с гетерограницей в сверхрешетке, где об­ ращается внимание на преимущества использования матрицы рассеяния. Детальное изучение спин-поляризованных электронов положило начало новому направлению исследований в микроэлектронике - спинтронике. И в первую очередь речь идет о создании условий переноса пространственно-ориентированного спина электрона из одной области в другую. Это осуществляется через гетеропереход, образованный ма­ териалами, один из которых резко отличается магнитными свойствами (ферромагнитный полупроводник). Первые сверхрешетки, образованные периодическим повторением слоев полупроводника, были синтезированы на основе Cd и Мп [9, 1041]. Одни слои легирова­ лись немагнитными примесями Cd, а другие магнитными, спиновыми примесями Мп. Теоретическое исследование данной гетероструктуры довольно сложно. Для практического использования интерес представляют материалы группы халькогенидов Ей и РЬ, имеющие одинаковые постоянные решетки и обладающие одинаковыми кристаллическими структура­ ми [4; 5]. Новый тип сверхрешеток имеет ряд особенностей. Без магнитного поля энергетиче­ ская щель во всей сверхрешетке одинакова, а при его наложении поля возникает периодиче­ ский потенциал сверхрешетки, который имеет приблизительно прямоугольную форму и может изменяться до некоторого предельного значения, зависящего от внешнего магнитного поля, температуры и уровня спинового легирования материала. Использование спин-поляризованных носителей тока принципиально изменяет и оптимизирует работу устройств микроэлектроники, расширяя возможности информати- При изучении взаимодействия элек­ тронной волны с гетерограницей полез­ ную информацию может дать исследова­ ние одномерного периодического поля. В модели Кронига-Пенни используются прямоугольные потенциальные барьеры, изображенные на рисунке 1. Вид зависи­ мости энергии от волнового вектора оп­ ределяется шириной а и высотой V0 этих барьеров. Потенциальные ямы меж­ ду ними имеют ширину b .Таким обра­ зом, период решетки равен: с - а +Ъ. Энергетический спектр электрона определяется решением следующего уравнения Шредингера: т т +т г [ я - г ( * ) ] ' v=0, (1) ax п ки и твердотельной электроники V(x) -1 D 0 м 1 а — 1 2 2 К 0 W X Рис. 1. Прямоугольные потенциальныебарьеры вмодели Кронига-Пенни 225