Вестник ТГПУ им Л.Н. Толстого №4 2007

№ 4, 2007 ВЕСТНИК ТГПУ им. Л. Н. Толстого Дополнительный потенциал в композиционных сверхрешетках создается за счет пе­ риодического изменения ширины энергетической запрещенной зоны в направлении роста кристалла и проявляется при выполнении ряда условий, а именно при отсутствии струк­ турных дефектов в окрестности гетерограниц, что требует совпадения сингоний материа­ лов составляющих и минимального рассогласования их постоянных решеток (<0,5%). Это позволяет пренебречь рассеянием электронов на гетерогранице. Кроме того, длина свободного пробега электрона должна быть много больше периода сверхрешетки. Для моносульфида европия существуют изостуктурный халькогенид - PbS. Постоян­ ные решеток этих соединений практически не отличаются (aPbS= 0,595 нм), при этом на­ личие общего аниона позволяет провести гетерограницу по ионам серы. Косвенное обменное взаимодействие электронов проводимости с ионами двухва­ лентного европия Еи2+, с неполностью заполненной 4/-оболочкой определяет магнитные свойства рассматриваемого материала. Спиновое расщепление 4/-состояний приводит к тому, что полоса, образуемая из состояний с одним направлением спина носителей, по­ падает в зону проводимости, а с противоположным направлением - в запрещенную зону. В результате в запрещенной зоне халькогенида европия оказывается узкая зона, образованная 4/-уровнями атомов европия, которые можно рассматривать как дополнительный энергети­ ческий барьер для туннелирующих электронов, с определенным направлением спина. Е,эВ 2,9 О 4f V E c E u S E cPbs EyEuS EyPbS Рис. 1. Энергетический профиль сверхрешетки EuS-PbS, где а - ширина барьера, b - ширина квантовой ямы, с - период сверхрешетки, V - высота барьера в эВ, EceuS и Ес pbs - дно зоны проводимости в EuS и PbS соответственно, E veus = Еу pbs - потолок валентной зоны, 4 f - узкая зона из f- состояний в барьере (EuS) В работе исследуется сверхрешетка, составленная из ферромагнитного и парамаг­ нитного полупроводников, EuS и PbS соответственно (рис. 1). При образовании гетероперехода EuS-PbS происходит перераспределение носителей тока до выравнивания уровней Ферми в обоих слоях, что вызывает искривление зон вблизи гетерограницы. Энергетическая диаграмма такого гетероперехода строится по диффузионной модели Андерсона. Однако влияние косвенного обмена способствует ус­ тановлению ферромагнитного порядка в этой области и опусканию дна зоны проводимо­ сти в EuS. При учете сказанного энергетический профиль гетероперехода будет иметь вид, представленый на рис. 2 [2].