Университет XXI века: научное измерение

Университет XXI века: научное измерение – 2022 199 ектами для наблюдения магнитооптических явлений, связанных с образованием экситонных и поляритонных состояний в сочетании с магнитными свойствами атомов редкоземельного иона. В EuO возникают прямые и межъямные эксито- ны. Гетероструктуры на основе EuO можно представить как структуры с барье- рами и квантовыми ямами. Магнитный полупроводник EuO и парамагнитный полупроводник SrO представляют интерес для практических целей, при прохождении сквозь кон- такт ферромагнетика и полупроводника электроны полупроводника получа- ют неравновесный спин, который содержит информацию о спине электронов в ферромагнетике. Они применяются в спиновой электронике и других облас- тях. Для EuO может быть применена модель косвенного обменного взаимодей- ствия, которое возникает между магнитными моментами локализованных элек- тронов через возбуждение электронов проводимости в магнитных полупровод- никах. Спины c-электронов не влияют на полный момент кристалла EuO и этим они отличаются от l-электронов. C-электроны движутся по кристаллу и при этом движении взаимодействуют с l-спинами. При косвенном обменном взаи- модействии все локализованные f-электроны принимаются одинаковыми. Маг- нитный полупроводник состоит из катионов с ненулевым спином, равным 7/2, и немагнитных анионов. Зона проводимости представляет собой состояние, от- личное от состояния частично заполненных оболочек. При образовании пары «электрон проводимости – дырка» состояния орбиталей l-электронов не меня- ются. Обмен l-спинов и электронов происходит гораздо сильнее, чем обмен l-спинов и дырок. Косвенное обменное взаимодействие усиливается при уста- новлении магнитного порядка. EuO является ферромагнитным полупроводни- ком благодаря недозаполненной 4f-оболочке. Он имеет кристаллическую ре- шётку с периодом 0,5139 нм и ширину запрещённой зоны 1,2 эВ и относится к пространственной группе 3 m m F . Суммарный магнитный момент для EuO со- ставляет 7μ B . Переход в EuO 4 7 0 5 F D → соответствует максимуму люминесценции в области длин волн 680-710 нм [3]. Т е мпература точки Кюри для EuO состав- ляет 69 К. SrO, в отличие EuO, является парамагнитным полупроводником с шириной запрещённой зоны 5,8 эВ, но тоже имеет кристаллическую решётку с периодом 0,5083 нм и также относится к пространственной группе 3 m m F . В EuO можно наблюдать магнитные экситоны. Они будут иметь малый радиус и яв- ляться экситонами Френкеля. Экситон можно принять локализованным воз- буждением атомов в кристалле. Высота потенциального барьера и ширина квантовой ямы являются ограниченными по величине, поэтому экситоны все- гда можно считать одномерными. Экситоны могут быть образованы путём свя- зывания носителей заряда различных знаков. Тогда электроны и дырки лиша- ются части своей кинетической энергии. Экситоны также могут получиться, ес- ли носители зарядов в полупроводниках будут локализованы в заданных точках гетероструктуры (рис.1). Тогда можно принять модель, в которой его переход с одного энергетического уровня на другой будет являться возможным согласно правилам отбора.