The circular polarization inversion in δ⟨Mn⟩/InGaAs/GaAs light-emitting diodes

Abstract

We investigated light-emitting diodes consisting of an InGaAs/GaAs quantum well adjacent to a ferromagnetic dhMni-layer. The magnetic field-dependent circular polarization obtained from both photo-and electroluminescence shows an unusual sign inversion depending on the growth parameters that can be explained by an interplay of the Zeeman splitting and Mn-hole interaction effects. Our results can help to understand the origin and control of the spin polarization on Mn doped GaAs structures, a fundamental step for the development of Mn-based spintronic devices.

Управление циркулярной поляризацией электролюминесценции в спиновых светоизлучающих диодах на основе гетероструктур InGaAs/GaAs/delta<Mn>

“…Структуры сформированы комбинированным методом МОС-гидридной эпитаксии (МОСГЭ) в сочетании с импульсным лазерным осаждением (ИЛО) [6][7][8] [6][7][8]. Структура А не содержала дополнительных слоев, легированных акцеп-торами (за исключением δ Mn -слоя).…”

“…Контакт к n-GaAs подложке формировался искровым вжигани-ем Sn-фольги. Таким образом формировались светоиз-лучающие диоды аналогично [6][7][8]. Для исследований электролюминесценции на образцы подавалось прямое смещение (на Au-контакт подавался положительный потенциал по отношению к потенциалу подложки).…”

“…К прак-тическим преимуществам эффекта близости можно от-нести возможность создания спиновой поляризации в полупроводнике без использования явления спиновой инжекции, в то время как большинство полупровод-никовых гетероструктур ферромагнетик / полупроводник используют именно принцип спиновой инжекции для генерации спин-ориентированных носителей [4,5]. Одной из разновидностей структур, в которых проявляется эффект близости, является квантовая гетерострукту-ра InGaAs/GaAs с дельта-слоем Mn, встроенным в GaAs барьер на небольшом удалении от квантовой ямы InGaAs [3,6,7]. Ранее было показано, что на-магниченный ферромагнитный δ Mn -слой обеспечива-ет спиновую поляризацию носителей в квантовой яме InGaAs.…”

“…Ранее было показано, что на-магниченный ферромагнитный δ Mn -слой обеспечива-ет спиновую поляризацию носителей в квантовой яме InGaAs. В режиме люминесценции спин-поляризованные носители рекомбинируют с испусканием циркулярно-поляризованного света [6,7]. В [8] был предложен ме-ханизм спиновой поляризации дырок в квантовой яме, связанный с обменным взаимодействием с ионами Mn в δ Mn -слое.…”

“…В [8] был предложен ме-ханизм спиновой поляризации дырок в квантовой яме, связанный с обменным взаимодействием с ионами Mn в δ Mn -слое. В работе [7] на основании полученных экс-периментальных результатов была выдвинута гипотеза, что параметр обменного взаимодействия для структур InGaAs/GaAs/δ Mn не является постоянной величи-ной, а варьируется в зависимости от электронной конфи-гурации атома Mn Ga в дельта-слое. Экспериментальным подтверждением такой гипотезы служило обнаруженное изменение знака и степени циркулярной поляризации при варьировании различных технологических парамет-ров структур.…”