Спиновые светоизлучающие диоды со встроенными слоями разбавленных магнитных полупроводников (A3,Mn)B5 и A3B5:Fe

Цель работы – интеграция новых магнитных материалов на основе разбавленных магнитных полупроводников в структуру спиновых светоизлучающих диодов, а также совершенствование технологии получения спиновых светоизлучающих диодов со слоями разбавленных магнитных полупроводников за счёт использования пост-ростовых обработок. Объекты исследования – спиновые светоизлучающие диоды со слоями разбавленных магнитных полупроводников (Ga,Mn)As, (In,Fe)Sb и GaAs:Fe. Для создания светоизлучающих структур использовался метод импульсного лазерного распыления в вакууме, а также комбинированный метод, объединяющий МОС-гидридную эпитаксию и импульсное лазерное распыление в потоке водорода. Для исследования структур использованы методы: оптической спектроскопии, электротранспортные и магнитотранспортные измерения, исследования кристаллической структуры полученных материалов, исследования магнитополевых зависимостей степени циркулярной поляризации излучения в широком диапазоне температур. Основные результаты: повышение рабочей температуры спиновых светодиодов со слоями (Ga,Mn)As за счёт пост-ростового импульсного лазерного отжига; определение механизмов протекания тока в гетеропереходах A3B5:Fe/GaAs; реализация спиновой инжекции из намагниченных слоёв A3B5:Fe в активную область светоизлучающей диодной структуры; получение циркулярно-поляризованной электролюминесценции в спиновых светодиодах с инжектором в виде разбавленного магнитного полупроводника A3B5:Fe при комнатной температуре. Теоретическая и практическая значимость полученных результатов состоит в том, что: расширены представления о механизмах токопереноса в гетероструктурах, содержащих слои разбавленных магнитных полупроводников A3B5, легированных атомами Fe и Mn, а также о механизмах инжекции спин-поляризованных носителей в таких структурах; разработаны лабораторные образцы светоизлучающих диодов, содержащих слои разбавленного магнитного полупроводника, испускающих частично циркулярно-поляризованный свет, и имеющих рабочую температуру вплоть до 300 К; указаны способы интеграции слоёв A3B5:Fe в оптоэлектронные приборы на основе слоёв n- и p- типа проводимости; показана возможность применения метода импульсного лазерного отжига для модификации поверхностных слоёв спиновых светодиодов для улучшения их характеристик. Разработка источников циркулярно-поляризованного света необходима для увеличения пропускной способности существующих волоконно-оптических линий и линий дальней космической связи, а также для передачи дополнительной криптографической информации. Существенным преимуществом спиновых светодиодов является совместимость с существующими элементами оптоэлектроники при незначительной модернизации технологического процесса.