Вестник ТГПУ им Л.Н. Толстого №4 2007

ПУБЛИКАЦИЯ МОЛОДОГО УЧЕНОГО № 4, 2007 Д=А. Нургулеев, Ю. Ф= Головнев НЕРЕЗОНАНСНОЕ ТУННЕЛИРОВАНИЕ В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ В работе рассматривается задача о просачивании электронов в сверхрешетке, содержащей ферромагнитные слои. В приближении точечного возмущения 4 f- со­ стояний в рамках формализма 5-матрицы проведен расчет туннельной прозрачно­ сти и степени спиновой поляризации электронов гетеросистемы EuS-PbS. Разработка многослойных тонкопленочных систем определила развитие электрони­ ки, расширив возможности используемых материалов. Свойства низкоразмерных струк­ тур существенно отличаются от объемных свойств кристаллов, из которых они изготов­ лены, так как на электронных, оптических и других свойствах наносистем отражаются квантово-механические закономерности. Такие явления в синтезируемых материалах, как ограничение движения носителей заряда, туннелирование сквозь барьерные слои сверх­ решетки, легли в основу электронного приборостроения. Максимальное использование возможностей сверхрешеточных структур привело к задаче управления спинами электронов, а следовательно, к внедрению магнитных мате­ риалов в твердотельную электронику. Проблема осуществления спинового токопереноса в электронных приборах является предметом исследований гетероструктур на основе ферромагнитных полупроводников. Эта задача связана с реализацией принципов кванто­ вых вычислений, что позволит достичь предельной плотности записи и обработки маг­ нитной информации. Первоначальное решение вопроса переноса пространственно ориентированного спи­ на электрона из магнитоактивного материала в парамагнетик предполагало использова­ ние в таких системах ферромагнитных металлов, ограничив достигаемую степень спино­ вой поляризации носителей 10%. Однако вследствие сложностей интеграции таких систем с традиционными полупроводниковыми приборами, интерес сместился в сторону магнитных полупроводников, обеспечивающих максимальное взаимодействие носителей заряда и магнитных моментов ионов. Типичными представителям-и такого класса соеди­ нений являются халькогениды европия, обладающие в основном состоянии спиновой конфигурацией 4 / 5 cf (8 S7/2) и полным спином иона 5 = 7/2, что определяет магнитный момент - 7дв (при Т —> 0 К) [1]. Косвенное обменное взаимодействие носителей тока и магнитных оболочек ионов в ферромагнитных полупроводниках позволяет получать почти 100 %-ную поляризацию электронов по спину в гетеросистемах на их основе. Сле­ дует отметить достаточно простую кристаллическую структуру монохалькогенидов европия - типа NaCl. В качестве ферромагнитной основы сверхрешетки выбран моносульфид европия. Ниже приведены некоторые параметры кристаллической и зонной струтуры данного со­ единения (табл. 1). Таблица 1 Основные характеристики EuS Постоянная решетки а, нм 0,5965 Расстояние катион-катион (Eu2+- Еи2+), нм 0,423 Расстояние катион-анион (Eu2+- S2'), нм 0,298 Ширина запрещенной зоны (эффективная), эВ 1,64