Resonant exchange interaction in semiconductors

Rozhansky, I. V.; Krainov, I. V.; Аверкиев, Н. С.; Lähderanta, E.

doi:10.1103/physrevb.88.155326

Cited by 13 publications

(20 citation statements)

References 17 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…13 . The width d of the spacer separating the Mn layer from the QW is varied in the range 2-10 nm for different samples and it is penetrable for the electrons as well as for the holes 10 . It is well known that Mn impurity in GaAs matrix can exist in two different states.…”

Section: The Modelmentioning

confidence: 99%

“…The PL circular polarization degree is shown in Fig.2 (b). The spin-dependent tunneling (δΓ = 0) and long electron spin relaxation time τ e s leads to the accumulation of nonequilibrium spin in the QW ρ s , which increases linearly with time while t ≪ δΓ −1 (10). It should be noted that the electron tunneling also leads to accumulation of the positive charge in the QW which might have prevented the tunneling due to electrostatic effect.…”

Section: Comparison With Experimentsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Spin-dependent tunneling in semiconductor heterostructures with a magnetic layer

et al. 2015

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

We present a theory that describes the appearance of circular polarization of the photoluminescence (PL) in ferromagnet-semiconductor hybrid heterostructures due to spin-dependent tunneling of photoexcited carriers from a quantum well into a magnetic layer. The theory succeeds in explaining the experimental data on time-resolved PL for heterostructures consisting of InGaAs-based quantum well (QW) and a spatially separated Mn δ-layer. We show that the circular polarization of the PL originates from dynamic spin polarization of electrons due to spin-dependent leakage from the QW onto Mn donor states split by the exchange field of the ferromagnetic Mn delta-layer.

show abstract

Section: The Modelmentioning

confidence: 99%

Section: Comparison With Experimentsmentioning

confidence: 99%

Spin-dependent tunneling in semiconductor heterostructures with a magnetic layer

et al. 2015

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…An important feature of the resonant indirect exchange is that its strength can be several orders of magnitude higher compared to the non-resonant case. This effect has been described for semiconductor heterostructures 5 and carbon nanotubes 7 . The physical reason for such an enhancement is simple, the resonant tunneling makes the free carriers wavefunction effectively penetrates onto the magnetic center where it participates in the direct exchange.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 70%

“…This effect does not allow one to apply the RKKY theory which technically leads to a divergence of the energy correction due to resonant denominators in the second order perturbation expressions. An alternative approach, which avoids using the perturbation theory was suggested in our previous works [5][6][7] . The approach still assumes weak exchange coupling regime so the magnetic adatoms spins are treated as classical magnetic moments.…”

Section: Theorymentioning

confidence: 99%

Indirect exchange interaction between magnetic adatoms in graphene

et al. 2015

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

We present a theoretical study of indirect exchange interaction between magnetic adatoms in graphene. The coupling between the adatoms to a graphene sheet is described in the framework of tunneling Hamiltonian. We account for the possibility of this coupling being of resonant character if a bound state of the adatom effectively interacts with the continuum of 2D delocalized states in graphene. In this case the indirect exchange between the adatoms mediated by the 2D carriers appears to be substantially enhanced compared to the results known from Ruderman-Kittel-KasuyaYosida (RKKY) theory. Moreover, unlike the results of RKKY calculations in the case of resonant exchange the magnetic coupling between the adatoms sitting over different graphene sublattices do not cancel each other. Thus, for a random distribution of the magnetic adatoms over graphene surface a non-zero magnetic interaction is expected. We also suggest an idea of controlling the magnetism by driving the tunnel coupling in and out of resonance by a gate voltage.

show abstract

“…В зависимости от положения в решетке Mn может формировать либо акцепторное (примесь заме-щения Mn Ga ), либо донорное (межузельное положение Mn I ) состояние. При концентрации Mn в несколько объемных процентов такой примесный слой становится ферромагнитным, т. е. спины Mn упорядочены [12][13][14]. В этом случае следует ожидать генерации макроскопи-ческой спиновой поляризации в КЯ за счет туннельной спинзависимой рекомбинации.…”

Section: спиновое расщепление примесного уровняunclassified

Спин-Зависимое Туннелирование В Гетероструктурах С Магнитным Слоем

Denisov

Рожанский

Аверкиев³

et al. 2017

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

Предложен механизм создания спиновой поляризации в полупроводниковых гетероструктурах, содер-жащих квантовую яму и пространственно отделенный от нее слой магнитных примесей. Спиновая поляриза-ция носителей заряда в квантовой яме появляется вследствие спин-зависимой туннельной рекомбинации на примесных состояниях в магнитном слое, при этом возникает быстрый линейный рост степени циркулярной поляризации фотолюминесценции из квантовой ямы. Теоретически рассмотрены две ситуации. В первом случае имеет место резонансное туннелирование на спин-расщепленные подуровни примесного центра, при этом генерация спиновой поляризации происходит в меру разной заселенности резонансных уровней в квантовой яме для противоположных проекций спина. Второй, нерезонансный случай, имеет место, когда спин-расщепленный примесный уровень лежит выше заполненных состояний электронов в квантовой яме и играет роль промежуточного состояния в двухэтапном когерентном процессе спин-зависимой рекомбинации электрона из квантовой ямы с дыркой в примесном слое. Разработанная теория позволила качественно и количественно объяснить кинетику фотовозбужденных электронов в экспериментах по фотолюминесценции с временным разрешением в гетероструктурах на основе InGaAs, легированных слоем Mn. ВведениеИдея управления спиновой поляризацией в полупро-водниковых системах получила мощный импульс после открытия разбавленных магнитных полупроводников со сравнительно высокой температурой Кюри ферромаг-нитного фазового перехода [1,2]. Ограниченные воз-можности объемных образцов, а именно невозможность достижения комнатной температуры Кюри, сместили фокус исследований к низкоразмерным полупроводни-ковым гетероструктурам, в которых магнитный слой и квантовая яма (КЯ) разделены промежуточной буферной областью (спейсером) [3,4]. Такая геометрия, с одной стороны, сохраняет транспортные и оптические свойства КЯ, а с другой -позволяет управлять спиновой поля-ризацией в яме за счет магнитного слоя. Один из наи-более ярких экспериментально наблюдаемых эффектов влияния магнитного слоя на состояния носителей в КЯ заключается в циркулярной поляризации фотолюминес-ценции (ФЛ) из КЯ в магнитном поле [5] (если слой немагнитный, то поляризация отсутствует). При этом степень поляризации повторяет поведение намагничен-ности магнитного слоя, во внешнем магнитном поле наблюдался гистерезис поляризации [6,7].Физическое явление, которое мы рассматриваем в данной работе, заключается в генерации спиновой поля-ризации электронов или дырок в квантовых ямах за счет спин-зависимого ухода носителей по каналу туннельной безызлучательной рекомбинации в удаленном магнит-ном слое. Генерация спина за счет спин-зависимой рекомбинации на парамагнитных центрах изучалась в ряде работ (см., например, [8-10] и ссылки в этих рабо-тах). Мы рассматриваем спин-зависимую рекомбинацию носителей на примесных магнитных центрах, простран-ственно отделенных от КЯ потенциальным барьером. Данный процесс включает в себя туннелирование носи-телей из КЯ на примесные центры.При этом возможны два случая, различающиеся по-ложе...

show abstract

Resonant exchange interaction in semiconductors

Cited by 13 publications

References 17 publications

Spin-dependent tunneling in semiconductor heterostructures with a magnetic layer

Spin-dependent tunneling in semiconductor heterostructures with a magnetic layer

Indirect exchange interaction between magnetic adatoms in graphene

Спин-Зависимое Туннелирование В Гетероструктурах С Магнитным Слоем

Contact Info

Product

Resources

About