Экситонные магнитные поляроны в полупроводниковых квантово-размерных гетероструктурах

• Автор: Яковлев, Дмитрий Робертович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 266 с. : ил.

ЯКОВЛЕВ Дмитрий Робертович
ЭКСИТОННЫЕ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯРОНЫ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КВАНТОВО - РАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ
(01.04.07 - физика твердого тела)

ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Санкт - Петербург 1998
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение
Сокращения и используемые обозначения
Гл. I Свойства широкозонных полумагнитных полупроводников и
гетероструктур на их основе
§1.1 Основные свойстве! полумагнитных полупроводников
1.1.1 Система магнитных ионов
1.1.2 Носители заряда и их взаимодействие с системой магнитных ионов
1.1.3 Энергетическая и спиновая релаксация магнитных ионов и носителей в полумагнитных полупроводниках
§1.2 Магнитные поляроны в полумагнитных полупроводниках
§1.3 Гетероструктуры на основе полумагнитных полупроводников
1.3.1 Компоненты квантового конструктора, и типы гетероструктур
1.3.2 Гетероструктуры во внешнем магнитном поле
1.3.3 Оптические свойства гетероструктур
§1.4 Экспериментальные методы и исследуемые структуры
Резюме к главе I
Гл. II Условия формирования магнитных поляронов в системах
различной размерности
§2.1 Теоретические аспекты формирования магнитных поляронов в
системах пониженной размерности
§2.2 Метод селективного возбуждения для исследования свойств
экситонных магнитных поляронов
§2.3 Экситонные магнитные поляроны в толстых эпитаксиальных
слоях (ЗИ система)

2.3.1 Магнитные поляроны в (Сс1,Мп)Те
2.3.2 Магнитные поляроны в (Сс1,Мп,М§)Те и (Сс1,Мп,гп)Те
2.3.3 Локализация зкситонов, обусловленная формированием магнитных поляронов
§2.4 Экситонные магнитные поляроны в квантовых ямах (20 система) 119 §2.5 Экситонные магнитные поляроны в сверхрешётках
(переход от 50 к Ю системе)
2.5.1 Спиновые сверхрешётки (Cd,Mn)Te/(Cd,Mg)Te
2.5.2 Сверхрешётки типа I CdTe/(Cd,Mn)Te
Резюме к главе II
Гл. III Динамика формирования магнитных поляронов
§3.1 Теоретические аспекты динамики формирования магнитных
поляронов
§3.2 Динамика формирования экситонных магнитных поляронов
3.2.1 Эпитаксиальные слои (ЗБ система)
3.2.2 Квантовые ямы (2Б система)
§3.3 Проявление релаксационных процессов в системе
взаимодействующих магнитных ионов в динамике
формирования поляронов
§3.4 Оптическая ориентация магнитных поляронов
§3.5 Иерархия релаксационных процессов при формировании
экситонных магнитных поляронов
Резюме к главе Ш
Гл. IV Эффекты, определяемые анизотропией магнитных поляронов
в гетероструктурах
§4.1 Теоретическое рассмотрение

Взаимодействие систем носителей заряда и магнитных ионов может осуществляться либо прямо через sp-d обменное взаимодействие, либо опосредованно через фононную систему. Эксперименты по оптической ориентации показали, что в Cdi.xMnxTe sp-d взаимодействие обеспечивает очень эффективный канал для спиновой релаксации фотоносителей с характерными временами короче единиц пикосекунд [215,206,18А,103,52]. Угловой момент носителей, переданный системе магнитных ионов, может быть зарегистрирован чувствительными микромагнетометрами SQUID (superconducting quantum interference device). Фотоиндуцированная
намагниченность была обнаружена как в объёмном Cdi-xMnxTe [7,95], так и в сверхрешётке CdTe/Cdi-xMnxTe [8].
В магнитном поле дополнительный вклад в намагниченность системы локализованных спинов могут вносить фотоносители, возбуждённые неполяризованным светом (т.е. не имеющие изначально преимущественной ориентации). При этом угловой момент ионам Мп2+ передают, в результате обменного рассеяния, неравновесные по спину носители, релаксирующие с верхнего на нижний спиновый подуровень. Данный механизм, аналогичный эффекту Оверхаузера [143], экспериментально проявляется в увеличении ГСР с ростом интенсивности фотовозбуждения [224,230] и в фотоиндуцированной смене знака магнитного гистерезиса [18А,37А,32А] (см. §5.3).
Недавно были опубликованы экспериментальные свидетельства того, что релаксация остаточной намагниченности в спин-стекольной фазе Cdi„xMnxTe (х=0.26-Ю.5, 7=1.7 К) значительно ускоряется в присутствии фотоносителей [169,179].
В работах [77А,80А,85А] было показано, что при больших плотностях
1<7 1 о q
фотоносителей 10 -5-10 см , реализуемых в Cd0.97Mn0.03Te/ Cdo.75Mgo.25Te