The nature of transport and ferromagnetic properties of the GaAs structures with the Mn δ-doped layer

Abstract

We investigate the nature of transport and ferromagnetic properties of the epitaxial GaAs structure with the Mn δdoped layer. To modify the properties of the structure electrically active radiation defects are created by irradiation with 50 keV helium ions and a fluence in the range of 1 × 10 11 -1 × 10 13 cm -2 . The investigations show that transport properties of the structure are determined by two parallel conduction channels (the channel associated with hole transport in a valence band and the channel associated with electron transport in the Mn-related impurity band) and that ferromagnetic properties are determined by electrons localized at allowed states within the Mn impurity band. The ferromagnetic properties of the Mn δ-layer region cannot be affected by the closely located InGaAs quantum well, since the presence of quantum well has negligible influence on the Mn impurity band filling by electrons.

Acceleration of the precession frequency for optically-oriented electron spins in ferromagnetic/semiconductor hybrids

“…This is particularly appealing since it can be used in applications involving light control of the FM order. This system becomes even richer when the FM layer is placed close to a quantum well, allowing relatively high Curie temperature 2 and hole mobility 6,7 . In addition, these heterostructures exhibit strong interaction between carrier spins within the quantum well and the Mn atoms, that allows data storage, as demonstrated in InGaAs/GaAs quantum wells (QWs) adjacent to a Mn delta-doped layer 8 .…”

Диодные гетероструктуры с ферромагнитным слоем (Ga, Mn)As

“…Следует отметить, что при таких высоких концентрациях марганца в слоях (Ga, Mn)As, используемых в диодных структурах, формируется примесная зона. Проводимость в p-области осуществляется за счет дырок валентной и примесной зон [15]. Само значение концентрации (∼ 1 · 10 19 cm −3 при 300 K и ∼ 1 · 10 18 cm −3 при 77 K) представляет собой эффективную концентрацию дырок по двум каналам проводимости (дырки валентной зоны и дырки примесной зоны).…”

Фотолюминесценция с временным разрешением в гетероструктурах с квантовыми ямами InGaAs:Cr/GaAs

“…Результаты измерения концентрации представлены в таблице. Считая, что концентрация носителей в образцах, подвергнутых имплантации, относится только к нелегированной квантовой яме, по формулам, представленным в работах [7,8], можно вычислить значения концентрации и для квантовой ямы InGaAs : Cr. Все структуры характеризуются электронной проводимостью с концентрацией носителей вблизи 10 17 −10 18 см −3 .…”

“…Сопоставление временных зависимостей интенсивности фотолюминесценции для легированных и нелегированных квантовых ям показало возможность существенного повышения рекомбинационного времени жизни за счет изменения встроенного электрического поля в квантовых ямах в результате легирования хромом и соответствующего изгиба зон, создаваемого закреплением уровня Ферми на поверхностных состояниях. [7,8]. С этой целью часть образцов подвергалась ионной бомбардировке атомами азота с энергией 25 кэВ и дозой 10 10 см −2 .…”

“…Таким образом, концентрация носителей в первой КЯ существенно снижалась и магнитотранспортные свойства определялись концентрацией во второй КЯ (которая не претерпевала существенных изменений). Сопоставление концентрации, рассчитанной для структуры без имплантации (с двухканальной проводимостью) и для имплантированной структуры (с проводимостью по нижней квантовой яме) в соответствии с методикой [7,8], позволило определить значения концентрации в каждой КЯ по отдельности. Измерения эффекта Холла выполнены при 10 K в установке на базе криостата замкнутого цикла Janis CCS-300S/202.…”