Динамическая спиновая инжекция в гибридной системе полупроводниковая квантовая яма – примесное состояние / Манцевич В.Н., Рожанский И.В., Маслова Н.С., Арсеев П.И., Аверкиев Н.С., Lahderanta E.

Abstract

Идея управления спиновой поляризацией в полупроводниковых наноструктурах получила значительное развитие после того, как технологические возможности позволили формировать гибридные структуры на базе квантовых ям, отделенныхтуннельнымбарьеромотузкогомагнитногослоя [1,2]. Такиеструктурыпозволяютсохранятьтранспортныеиоптическиесвойстваквантовыхям, атакжеуправлятьспиновойполяризациейвямезасчетприсутствиямагнитногослоя, приводящегокэффектамспинзависимоготуннелированиямеждуямойислоем. Яркимэкспериментальнымподтверждениемвлияниямагнитногослоянасостояниеносителейвквантовойямеявляетсянаблюдениециркулярнойполяризациифотолюминесценцииизквантовойямывмагнитномполе [3]. Физическоеявление, котороеобсуждаетсявданнойработе, заключаетсяввозникновенииспиновойполяризацииносителейзарядавквантовойямезасчетспин-зависимогоуходаносителейчерезтуннельныйбарьермеждуквантовойямойимагнитнымслоем. Такиепроцессыбезучетакулоновскихкорреляцийнамагнитномпримесномсостояниибылиподробнорассмотренывработе [4]. Однако, дляполноценногоописанияпроцессовдинамическойгенерацииспиновойполяризациивгибридныхструктурахтребуетсяучетроликулоновскихкорреляций, которыемогутприводитькувеличениюрасщеплениямеждуспиновымиуровнямипримесногосостояния, чтовызываетвозрастаниеспиновойполяризацииносителейзаряда, остающихсявквантовойяме. Крометого, наличиенапримесномсостояниикулоновскихкорреляцийприводиткувеличениюхарактерныхвременрелаксацииносителейзарядавквантовойяме, посколькунапрямуювлияетнапроцессытуннелированиямеждуквантовойямойимагнитнымпримеснымсостоянием [5]. Выполненныйанализформированиядинамическойспиновойполяризациивгибриднойструктуреполупроводниковаяквантоваяяма – магнитноепримесноесостояниепозволилпредложитьновыймеханизмсверхбыстрогопереключенияспиновойполяризации [6]. Лазерныйимпульссоздаетнеравновесноераспределениенеполяризованныхэлектроноввквантовойяме. Изменениечастотывозбуждающеголазерногоимпульсавдиапазонемеждузначениямирасщепленныхпоспинууровнейэнергиимагнитногопримесногосостоянияп риводиткпоследовательномурезонансномутуннелированиюэлектроновпроводимостисвыделеннымнаправлениемспинаизквантовойямынапримесноесостояние. Врезультате, впроцессерекомбинацииносителейвквантовойямеформируетсяциркулярнаяполяризациясигналафотолюминесценции.