Гальваномагнитные свойства двумерных ферромагнитных структур GaAs(δ<Mn>)/InxGa(1-x)As/GaAs тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ПАНКОВ Михаил Александрович

ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ДВУМЕРНЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ СТРУКТУР СаА8(5<Мп>)/1пхСа(1_Х)А8/СаАв

Специальность: 01.04.07 - физика конденсированного состояния

- 1 ДЕК 2011

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва — 2011

005003392

Работа выполнена в НБИК-центре Национального исследовательского центра «Курчатовский институт»

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

Арошон Борис Аронович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Кульбачинский Владимир Анатольевич кандидат физико-математических наук Дмитриев Алексей Иванович

Ведущая организация: ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН

Защита состоится « » _____ 20_г. в__часов на

заседании диссертационного совета, шифр Д 520.029.01 в НИЦ «Курчатовский институт» (123182, г. Москва, пл. ак. Курчатова, Д.1).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИЦ «Курчатовский институт»

Автореферат разослан «__» 20_г.

Ученый секретарь Диссертационного совета А.В. Мерзляков

Общая характеристика работы

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию электронного транспорта и магнитных свойств двумерных структур на основе разбавленных магнитных полупроводников (РМП), а именно квантовой ямы ОаАз/1пхОа(1_Х) АзАЗаАБ легированной 5-слоем Мп.

Актуальность темы

Интерес к электронным свойствам РМП систем типа квантовых ям ОаАз/1пхОа( 1 _Х)Аэ/ОаАэ легированных 8-слоем Мп, связан как с изучением фундаментальных закономерностей магнитного упорядочения и спинзависящего дырочного транспорта в данных структурах, так и с перспективами развития спинтроники, многообещающей области микроэлектроники, в которой для передачи и хранения информации используется не только заряд, но и спин электрона. В то же время понимание и описание свойств данных структур и механизмов магнитного упорядочения в них далеки от завершения.

В основном исследования РМП проводились в объёмных образцах [1,2], а работ посвященных изучению двумерных РМП (гетероструктуры) относительно мало, однако и в тех из них [3-5], которые были исследованы, спектр носителей заряда (в силу малой подвижности < 5 см2/Вс) оставался трёхмерным. В то же время для создания спинтронных приборов использующих электронный транспорт, необходимы структуры с управляемым двумерным каналом проводимости. С фундаментальной точки зрения интерес к объектам с двумерным спектром носителей связан с тем, что при понижении размерности ряд эффектов проявляется гораздо ярче, а многие из них просто отсутствуют в трёхмерном случае.

Существенной особенностью РМП является сильная, естественная разупорядоченность объектов исследований. Причиной беспорядка в низкоразмерных объектах, изготовленных на основе разбавленных магнитных полупроводниковых структур,

является содержание случайно распределённых встроенных заряженных ионов Мп. Дело в том, что Мп в III-V РМП является не только магнитной примесью, но и двойственной (амбивалентной) примесью, которая проявляет как акцепторные, так и донорные свойства, в зависимости от её положения в решётке матрицы. Для обеспечения относительно высоких температур перехода в ферромагнитное спиново-упорядоченное состояние приходится использовать достаточно высокие концентрации марганца (до 1013 - 1014 атомов/см2 Мп в 8-слое). Это приводит к большой амплитуде флуктуационного потенциала и неоднородному распределению магнитного момента. Флуктуационный потенциал и спиновое упорядочение определяет как полевые, так и температурные зависимости проводимости структуры, изучение влияния беспорядка на свойства двумерных РМП структур является актуальной задачей.

Объекты исследования

Выбор объектов исследований не случаен, он определялся стремлением получить структуры с двумерным спектром носителей заряда и достаточно высокими температурами Кюри. На рис. 1 изображены схемы использованных структур,

содержащих 1пхОа1.хАз квантовую яму

шириной й ~ 10 шп в ОаАэ матрице, которые были созданы двумя методами МОС гидридной эпитаксией (рис. 1а) и молекулярно лучевой эпитаксией (МЛЭ) (рис. 16). При использовании МОС-гидридной технологии квантовая яма и окружающие её слои ОаАБ (буфер, нижний и верхний спейсеры) были выращены при

сар-слой ОаАз. 30-40 нм

5-М»

спейсео ОаАз. 3 нм

канал ЬЮаАз. 9-10 нм

ОаАз. 15-18 нм

5-С

буфер ОаАз. 0.4-0.5 мкм

подложка ОаАз, (100)

сар-слой ОаАз. 60-80 нм

8-Мп

спейсео ОаАз. 1-5 нм

канал 1пОаАз. 9-10 нм

ОаАз. 5 нм

6-Ве

бубей ОаАз. 25 нм

подложка ОаАз, (100)

а) б)

Рис. 1 Схемы исследуемых структур: а) МОС гидридная эпитаксия, б) молекулярно лучевая эпитаксия

температуре 600 °С, тогда как Мп и покровный ОаАэ слои выращивались при 450 °С. Дельта слой с содержанием Мп до 1014 атомов/см2, удалённый от квантовой ямы спейсером толщиной 3 -5 нм, наносился лазерным осаждением. Для компенсации эффектов обеднения квантовой ямы со стороны буфера был помещён также акцепторный 5 - слой С (2-1012 атомов/см2), отделённый от ямы спейсером шириной около 10 нм.

При использовании метода МЛЭ квантовая яма и окружающие её слои ОаАэ были выращены при температуре 550600 °С. Дельта слой с содержанием Мп ~ 10 - Ю15 атомов/см2, удалённый от квантовой ямы спейсером толщина которого варьировалась в диапазоне от 1 нм до 5 нм, наносился при температуре излучателя ТМп = 770 °С. Для компенсации эффектов обеднения квантовой ямы со стороны буфера был помещён также акцепторный 8-слой Ве (1012 - 1013 атомов/см2), отделённый от ямы спейсером шириной около 5 нм.

Для проведения электрофизических измерений были приготовлены структуры в геометрии двойного Холловского креста полной шириной 1,5 мм (ширина между Холловскими зондами - 0,5 мм) и длиной 6 мм (длина между потенциальными зондами - 4,5 мм). Длина структуры в данном случае выбиралась много большей корреляционной длины перколяционного кластера в структуре.

Целью работы

Целью работы являлось экспериментальное исследование спин-зависящих эффектов в электронном транспорте ОаАзЛпхОаьхАз/ОаАэ систем с удаленным 5-слоем Мп путём измерений их электрофизических и магнитных свойств. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• Создана экспериментальная установка для прецизионных измерений транспортных характеристик объектов в диапазоне температур 5 - 300 К в полях до 3 Тл;

• На основе пакета ЬаЬУе1-\¥ разработано программное обеспечение экспериментальной установки;

• Изучены зависимости магнитных и электронно-транспорных свойств структур ОаАз/1пхОа1-хАз/ОаАз с 8-слоем Мп от их структурных параметров, удаленности 6-слоя Мп от квантовой ямы, «глубины» квантовой ямы (концентрации 1п) и содержания магнитной примеси;

• Особенное внимание было уделено изучению магнитополевых, температурных и концентрационных зависимостей эффекта Холла и магнетосопротивления. На основе полученных зависимостей выяснены основные механизмы аномального эффекта Холла в двумерных ферромагнитных полупроводниковых структурах.

Практическая значимость

Практическая значимость диссертации обусловлена тем, что полученные в настоящей работе данные позволяют оценить степень перспективности использования ферромагнитных полупроводниковых структур для устройств спинтроники и степень влияния неупорядоченности в системе на характер проводимости и магнитные свойства подобных структур. Результаты работы актуальны для современной микроэлектроники еще и тем, что получены для структур на основе легко интегрируемого в технологический процесс материала - ОаАэ.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Исследованы структурные, магнитные и электрофизические свойства двумерных ферромагнитных полупроводниковых структур, представляющих собой квантовую яму с удаленной от канала проводимости магнитной примесью Мп. Эти структуры отличаются, от ранее исследованных структур РМП, относительно высокими значениями подвижности и двумерным спектром энергии носителей заряда в квантовой яме;

2. Продемонстрирована возможность установления магнитного упорядочения в структурах со слоем магнитной примеси удаленной от канала проводимости;

3. Исследованы связь магнитных свойств и дырочного транспорта двумерных структур типа квантовая яма Оа1_х1пхАз с 8-слоями Мп со структурными характеристиками объектов;

4. Впервые вблизи температуры ферромагнитного упорядочения обнаружена смена знака аномального эффекта Холла (АЭХ) в зависимости от температуры;

5. Наблюден сдвиг магнитного гистерезиса относительно нулевого поля в структурах ОаАз/1пхОа1.хАз/ОаАз с 8- слоем Мп;

6. Предложена качественная модель для описания обнаруженных особенностей в квантовых ямах с удаленным от неё слоем Мп. Ферромагнитное (ФМ) упорядочение в них объясняется, как косвенным обменным взаимодействием ионов марганца через носители заряда в канале проводимости, так и установлением ферромагнитного порядка в Мп - содержащем слое за счет зонного механизма ФМ упорядочения. Взаимодействие ФМ - состояния в слое приводит к спиновой поляризации носителей заряда - «дырок» в квантовой яме.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В двумерных РМП структурах на основе ОаАэ, типа квантовая яма ОаАз/1пхОа1_хАз/ОаАз с относительно высокой подвижностью носителей заряда (¡л~2000 см /В-с) и удаленным от неё 8- слоем магнитной примеси (Мп), продемонстрировано наличие магнитного упорядочения и спиновой поляризации носителей заряда в канале проводимости;

2. Зависимость температуры магнитного упорядочения в двумерных РМП от концентрации Мп и глубины ямы АЕ (содержания 1п) носит немонотонный характер, определяя вкупе с толщиной спейсера (с15), разделяющего квантовую яму и слой Мп, оптимальную комбинацию этих параметров (~ 0.3 М1, АЕ ~ 130меВ, ЗОА). Аномальный эффект Холла и спиновая поляризация носителей заряда наблюдаются до температур < 80 К;

3. Аномальный эффект Холла в системе квантовая яма с удаленным от неё слоем Мп и двумерным спектром носителей заряда определяется комбинацией двух механизмов:

«собственного» и механизмом с рассеянием носителей заряда типа боковых прыжков, это подтверждается согласием его величины с теоретическими расчетами и сменой знака АЭХ при изменении температуры;

4. Наличие разупорядоченности в распределении магнитной примеси ведет к образованию областей как с ферромагнитным, так и антиферромагнитным упорядочением, сопровождаясь сдвигом петли магнитного гистерезиса относительного нулевого магнитного поля;

5. Ферромагнетизм и спиновая поляризация в квантовых ямах с удаленным от неё слоем Мп являются результатом как косвенного обменного взаимодействия ионов марганца через носители заряда в канале проводимости, так и образования в центральной части слоя Мп магнитного упорядочения по механизму формирования собственного (зонного) ферромагнетизма, аналогично объемным ва(Мп)А8 системам. Установление ферромагнитного порядка в этом слое сопровождается появлением квази-двумерных спин-поляризованных состояний, которые взаимодействуют с дырками квантовой ямы, приводя к их спиновой поляризации.

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы были доложены на следующих Российских и международных научных конференциях:

1. Восьмая российская конференция по физике полупроводников, 30 сентября - 5 октября 2007г., г. Екатеринбург.

2. Конференция по физике конденсированного состояния, сверхпроводимости и материаловедению. 26-30 ноября 2007г., г. Москва.

3. XXI Международная конференция «Новое в магнетизме и магнитных материалах», 28 июня - 4 июля 2009 г., г.Москва.

4. XXXV Совещание по физике низких температур (НТ-35), 29 сентября - 2 октября 2009 г., г. Черноголовка.

5. IX Российской конференции по физике полупроводников, 28 сентября - 3 октября 2009г., г. Новосибирск-Томск.

6. XIV Национальная конференция по росту кристаллов, 6 -10 декабря 2010г., г. Москва.

7. 18 Международный симпозиум. "Наноструктуры: Физика и технология", 20-25 июня 2011 г., г. Екатеринбург.

По теме диссертации имеется 12 публикаций в научных журналах и сборниках конференций. Список работ приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитированной литературы. Объем диссертации составляет 94 страницы, включая 25 рисунков и 5 таблиц.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы и выбор объектов исследования, формулируются цели и задачи работы, её научная новизна и выносимые на защиту положения, её практическая значимость.

В первой главе дается обзор литературы посвященной исследованию магнитотранспортных свойств систем на основе объемных переходных металлов и ферромагнитных полупроводников. В частности, кратко описаны явления гигантского магнетосопротивления (ГМС) в магнитных структурах. Представлен краткий обзор особенностей структур РМП [1-5,12] с различной размерностью.

Затем изложены основные положения теоретического рассмотрения проводимости РМП [14-16,20] в зависимости от параметров слоя с Мп в отсутствии магнитного поля и при приложении внешнего магнитного поля. Рассмотрен эффект Холла в ферромагнитных полупроводниковых системах, в частности, аномальный эффекта Холла (АЭХ) и методика анализа намагниченности магнитных систем с использованием АЭХ.

Заключительная часть главы посвящена краткому обзору современных представлений о процессах, происходящих в полупроводниковых гетероструктурах с Мп. Приведены недавние результаты, полученные в других экспериментальных группах [69], посвященные исследованию систем подобных рассмотренным в диссертации, и сформулированы задачи работы.

Во второй главе описаны объекты исследования и методики, применённые при их исследовании.

В первом разделе главы приведены схемы основных узлов автоматизированной установки для гальваномагнитных измерений и вакуумной вставки в транспортный гелиевый сосуд, составляющих единую систему, созданную для выполнения исследований в рамках данной работы. Установка позволяет производить измерения в диапазоне температур 4.2 - 300 К, в магнитных полях до 3 Тл и широком диапазоне сопротивлений образца (Ю10- 1 Ом).

В разделе 2.2 описаны методы получения структур, при изготовлении которых использовалась либо МОС-гидридная технология (образцы изготовлены и протестированы в НИФТИ ННГУ), а также молекулярно-лучевая эпитаксия (образцы изготовлены в университете Буффало).

В разделе 2.3 главы приведены результаты структурных исследований. Использование методов X-ray дифрактометрии и рефлектометрии позволило определить основные параметры структур: содержание In в квантовых ямах и, что наиболее существенно, распределение Мп и его концентрацию.

В третьей главе приведены исследования магнитотранспортных свойств структур GaAs/InxGai_xAs/GaAs с различными параметрами их роста. Приведены экспериментальные и расчетные данные, позволяющие оценить температуры Кюри (Тс) и магнитное упорядочение в структурах.

В разделе 3.1 приведены результаты исследований зависимости сопротивления от температуры, которые свидетельствуют о наличие магнитного упорядочения, сопровождаемого проявлением «горба» сопротивления вблизи

температуры Кюри. Температурные зависимости сопротивления В-ххСГ) для разных образцов представлены на (рис.1). Главной особенностью этих зависимостей является наблюдение максимума в Яа(Г) для образцов 1-3 при Т = 25 - 40 К, и отсутствие его в образце 4, в котором Мп в качестве легирующей примеси заменен

г, к

Рис. 1 Температурные зависимости сопротивления Т) исследуемых структур.

В разделе 3.2 главы представлены зависимости сопротивления структур от магнитного поля. Поле при этих измерениях прикладывалось перпендикулярно плоскости структуры и протекающему току. На рис. 2 представлены результаты измерения

в.т

Рис. 2 Зависимости продольного сопротивления от магнитного поля для одной из структур.

продольного сопротивления В.^ в зависимости от магнитного поля для одного из образцов. Для доказательства двухмерности

энергетического спектра носителей заряда проведены измерения в сильных магнитных полях перпендикулярных плоскости структуры, демонстрирующие отчетливые осцилляции Шубникова - де Газа (рис.2), которые отсутствуют при приложении магнитного поля в плоскости образца (рис.2, вставка). Данное поведение является характерной особенностью двумерного электронного газа.

В разделе 3.3 описаны результаты исследований влияния параметров структур (содержания Мп в дельта слое, глубины квантовой ямы и толщины спейсера) на значения температуры ферромагнитного упорядочения. .

Зависимость температуры ферромагнитного упорядочения Тс от концентрации Мп в 8-слое ведет себя немонотонно с увеличением содержания Мп. Именно такая ситуация возникает и в случае ферромагнитных пленок Gai.yMnyAs вблизи, так называемого "reentrant" перехода металл-изолятор, наблюдаемого при изменении NMn в диапазоне ~ 4-7 % [10-11]. Такое поведение объемных пленок Gai.yMnyAs объясняется увеличением степени компенсации материала (при Nm„ > 5 ат.%) вследствие вхождения атомов Мп в межузельные положения, где они выступают в качестве двойных доноров [12, 13]. Эта особенность, по-видимому, имеет место и в наших образцах. Однако, падение Тс с увеличением содержания Мп, заметно меньше, чем в пленках Gai_yMnyAs [10-11] и сопровождается аналогичной зависимостью концентрации носителей заряда. Причина такого поведения объясняется увеличением размытия слоя атомов Мп при увеличении их концентрации.

Рисунок За демонстрирует зависимость температуры Кюри от толщины GaAs «спейсера».

Если установление ферромагнитного порядка в структуре связано обменом между ионами Мп через носители в квантовой яме, то температура Кюри должна зависеть от концентрации носителей в яме и от высоты барьера разделяющего их и ионы Мп. Глубина квантовой ямы (КЯ) регулировалась с помощью вариации концентрации In. В мелкой яме уровень энергии

носителей находится выше уровня энергии Мп (110 мэВ) и концентрация носителей в яме невелика, однако увеличивается при возрастании глубины КЯ, когда её глубина станет меньше энергии уровня Мп. Однако с ростом глубины КЯ амплитуда волновой функции носителей быстро спадает за пределами КЯ [14], из-за увеличения барьера разделяющего Мп и носители заряда в КЯ. Это приводит к немонотонной зависимости Тс от глубины КЯ, как это видно на (рис.36).

б, пт Л£.теУ

Рис. 3 Зависимости температуры Кюри от: а) величины ОаАз «спейсера»; б) от глубины КЯ.

В разделе 3.4 описаны результаты исследований аномального эффекта Холла. Измерения магнитополевой зависимости поперечного (холловского) сопротивления проводились при различных температурах в геометрии, когда магнитное поле прикладывалось перпендикулярно плоскости образца.

На рисунке 4 приведена магнитополевая зависимость Каху (В)

из которой явно видна ее нелинейность, соответствующая АЭХ, насыщающемуся вместе с магнитным моментом.

в, т

Рис. 4 Зависимость Я (В) от магнитного поля для одной из структур.

Температурная зависимость Яаху, представлена на вставке. Видно,

что АЭХ наблюдается вплоть до температуры я 80 К. С учетом того, что АЭХ обычно начинает наблюдаться при температурах ниже Т ~ (2 - Ъ)ТС, получим в нашем случае Тс~ 30 - 40 К, что хорошо коррелирует с температурой максимума на зависимости ЯххСГ).

Полученные из эксперимента значения проводимости для металлического и диэлектрического образцов составляют сгху 2 0.11е2 ¡к и сг^, = 0.07е2//г, ^соответственно, что хорошо согласуется с результатами теоретических расчетов АЭХ в двумерных структурах [15, 16], согласно которым величина ааху ~

0Ле2/И. Эти вычисления предполагают существенную роль «собственного» механизма АЭХ, что соответствует результатам наших экспериментов. Существенная роль «собственного» механизма АЭХ подтверждается изменением знака АЭХ в зависимости от температуры и, тем самым, наличием двух вкладов в сигнал аномального эффекта Холла, происходящих от различных его механизмов.

В четвертой главе приведены результаты исследования магнитных свойств этих же структур ОаАз/Мп/ОаАз/1пхОа1. хАэЛЗаАз.

В разделе 4.1 рассмотрены результаты магнитометрических измерений, которые проводились с помощью СКВИД-магнитометра на образцах с характерными размерами 0.5 х 5 х 5 мм. Измерения магнитного момента проводились отдельно на пустом магнитометре, на тефлоне и клее крепежа, на подложке, на структуре с квантовой ямой и 8-слоем Мп и, наконец, на структуре без квантовой ямой и 5-слоя Мп (образец со стравленной структурой).

В исследуемых структурах наблюдалась центрированная в нулевом магнитном поле гистерезисная зависимость М(В) с петлями гистерезиса сдвинутыми от нуля в сторону сильных магнитных полей, он связывается с наличием двух фаз (ферромагнитной и антиферромагнитной). В нашей системе появление антиферромагнитной фазы на фоне ферромагнитной согласуется с более высоким содержанием Мп в отличие от образцов, изученных в [17], где наблюдался обычный характер магнитного гистерезиса. Это связано с неоднородностью пространственного распределения атомов Мп в 5-слое, наиболее ярко проявляющиеся при большом содержании Мп. Величина магнитного момента, экстраполированная к нулевой температуре, составляет в последнем случае (3.3 ± 0.6)* 10"5 Гс*см3.

В разделе 4.2 рассмотрено влияние неоднородности в пространственном распределении Мп на магнитные характеристики структур. Согласно этим предсталениям, в области расположения номинального 5-слоя Мп формируется квазидвумерная магнитная фаза в форме отдельных металлических нанообластей ("островков") Оа^МпхАэ с высоким содержанием Мп. Магнитные моменты отдельных ферромагнитных "островков" ориентированы случайно. Во внешнем поле при понижении температуры происходит выстраивание магнитных моментов отдельных ферромагнитных

"островков" и становится возможным переход в фазу с дальним ферромагнитным порядком.

В пятой главе рассмотрены качественные модели установления ферромагнитного упорядочения в структуре ОаАз/Мп/ ОаАэЛп^Ста! Аэ/ОаАз.

В наши структурах расплывшийся вследствие диффузии 8-слой Мп представляет собой разбавленный магнитный полупроводник Оа1..хМпхАз, который разбивается на ряд ферромагнитных "островков". В отличие от объемных структур магнитный слой и канал проводимости квантовой ямы пространственно разделены, для описания ФМ упорядочения в подобных системах предложено два механизма [14,18].

В первом механизме [14], рассматривается косвенное взаимодействие между ионами Мп через носители в квантовой яме за счет провисания их волновой функции в область, где расположены магнитные примеси. При этом интенсивность взаимодействия, а с ней и температура Кюри должна немонотонно зависеть от глубины КЯ. Экспериментальное подтверждение данного механизма (зависимость температуры Кюри от глубины ямы) представлено в третьей главе, рисунок 36. Однако следует отметить, что слабая зависимость Тс от величины спейсера (¿4), которая должна при этом механизме носить экспоненциальный характер, говорит о наличии дополнительного механизма ферромагнитного упорядочения.

Согласно второму механизму [18]. Мп содержащий слой может сам по себе оказаться ферромагнитным, как это происходит в объемных материалах. Взаимодействие дырок в 8-слое Мп и в КЯ оказывается спин - зависящим и определяется ферромагнитным состоянием в Мп - содержащем слое. Наличие КЯ в этом механизме практически не влияет на ферромагнитное упорядочение в слое Мп и зависимость Тс от толщины спейсера практически отсутствует, либо очень мала. Результаты измерения зависимости Тс от толщины спейсера, рисунок За в третьей главе, хорошо описываются данным механизмом. Тем не менее, наличие слабых зависимостей Тс от и зависимости Тс от глубины ямы

свидетельствует о заметной роли первого механизма обмена через хвосты волновых функций дырок в КЯ. Таким образом, за ферромагнитное упорядочение в системе и спиновую поляризацию дырок в КЯ ответственны действующие параллельно (совместно) два механизма.

В заключении кратко сформулированы основные результаты, полученные в работе.

Основные результаты

1. Исследованы структурные, магнитные и электрофизические свойства двумерных ферромагнитных полупроводниковых структур, представляющих собой квантовую яму с удаленной от канала проводимости магнитной примесью Мп. Эти структуры отличаются, от ранее исследованных структур РМП, относительно высокими значениями подвижности и двумерным спектром энергии носителей заряда в квантовой яме при сохранении магнитных свойств;

2. Продемонстрирована возможность установления магнитного упорядочения в двумерных полупроводниковых структурах со слоем магнитной примеси удаленной от канала проводимости;

3. Исследованы связь магнитных свойств и дырочного транспорта двумерных структур типа квантовая яма Оа1_х1пхАз с 8-слоями Мп со структурными характеристиками объектов;

4. Впервые экспериментально продемонстрирована существенная роль «собственного» механизма аномального эффекта Холла в системе квантовая яма с удаленным от неё слоем Мп и двумерным спектром носителей заряда, что подтверждается согласием его величины с теоретическими расчетами и сменой знака АЭХ при изменении температуры;

5. Наблюден сдвиг магнитного гистерезиса относительно нулевого поля в структурах ОаАз/1пхОа1.хАз/ОаАз с 8- слоем Мп;

6. Предложена качественная модель для описания особенностей электронного транспорта и магнитных свойств полупроводниковых структур типа квантовая яма с удаленным

слоем Мп. Ферромагнитное упорядочение в них объясняется, как косвенным обменным взаимодействием ионов марганца через носители заряда в канале проводимости, так и в предположении, что центральная часть этого слоя образует собственный (зонный) ферромагнетик, который взаимодействуя с дырками в квантовой яме приводит к их спиновой поляризации.

Цитируемая литература

1. D.D. Awschalom, D. Loss, N. Samarth (Eds.), Semiconductor Spintronics and Quantum Computation, Springer, (2002);

2. S. Sugahara, M. Tanaka, // J. Appl. Phys. 97, 10D503 (2005);

3. T. Wojtowicz, W.L. Lim, X. Liu et al., // Appl. Phys. Lett. 83, 4220 (2003);

4. A.M. Nazmul, Т. Amemiya, Y. Shuto et al., // Phys. Rev. Lett. 95,017201 (2005);

5. A.M. Nazmul, S. Sugahara, M. Tanaka, // Phys. Rev. В 67,241308(2003).

6. D. Stich, J. H. Jiang, Т. Korn, R. Schulz, D. Schuh, W. Wegscheider, M. W. Wu, and C. Schüller // Phys. Rev. В, 76, 073309 (2007);

7. Кульбачинский B.A., Щурова Л.Ю. // ЖЭТФ, 2009 г., Том 136, Вып. 1, стр. 135 (2009);

8. Дмитриев А.И., Таланцев А.Д., Зайцев С.В., Данилов Ю.А., Дорохин М.В., Звонков Б.Н., Коплак О.В., Моргунов Р.Б. // ЖЭТФ, Том 140, Вып. 1, стр. 158 (2011);

9. Дмитриев А.И., Моргунов Р.Б., Зайцев С.В. // ЖЭТФ, Том 139, Вып. 2, стр. 367 (2011);

10. F. Matsukura, Н. Ohno, A. Shen, and Y. Sugawara. // Phys. Rev. В 57, 2037R (1998);

11. A. Oiwa, S. Katsumoto, A. Endo et al., // Solid State Commun. 103,209(1997);

12. T. Jungwirth, Jairo Sinova, J. Masek et al., // Rev. Mod. Phys. 78, 809 (2006);

13. K.W. Edmonds, P. Boguslavski, K.Y. Wang et al., // Phys. Rev. Lett. 92, 037201 (2004);

14. E.3. Мейлихов, P.M. Фарзетдинова. // Письма ЖЭТФ, 87, 568 (2008);

15. S.Y. Liu, X.L. Lei, // Phys. Rev. В 72, 195329 (2005);

16. V.K. Dugaev, P. Bruno, M. Taillefumier et al., // Phys. Rev. В 71, 224423 (2005);

17. Б. А. Аронзон, В. А. Кульбачинский, П. В. Гурин, А. Б. Давыдов, В. В. Рыльков, А. Б. Грановский, О.В.Вихрова, Ю. А. Данилов, Б. Н. Звонков, Y. Horikoshi, К. Onomitsu // Письма ЖЭТФ, 85, 32 (2007);

18. V. N. Men'shov, V. V. Tugushev, S. Caprara, P. M. Echenique, and E. V. Chulkov. // Phys. Rev. B, 80, 035315 (2009).

Список работ автора

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в журналах, включённых ВАК РФ в перечень реферируемых журналови и зданий, а также в 7 тезисах докладов на международных и российских конференциях:

1. В.A. Aronzon, M.V. Kovalchuk, Е.М. Pashaev, М.А. Chuev, V.V. Kvardakov, I.A. Subbotin, Y.V. Rylkov, M.A. Pankov, I.A. Likhachev, B.N. Zvonkov, Yu.A. Danilov, O.V. Vihrova, A.V. Lashkul and R. Laiho. Structural and transport properties of GaAs/<5-Mn/GaAs/InxGal-xAs/GaAs quantum wells. // J. Phys.: Condens. Matter 20 (2008).

2. B. Aronzon, A. Lagutin, V. Rylkov, M. Pankov, A. Lashkul and R. Laiho. Disorder effects in GaAs/InxGal-xAs/GaAs quantum well delta doped with Mn. // Phys. stat. sol. (c) 5 , No. 3, 814-818(2008)

3. Панков M.A., Аронзон Б.А., Рыльков B.B., Давыдов А.Б., Мейлихов Е.З., Фарзетдинова P.M., Пашаев Э.М., Чуев М.А., Субботин И.А., Лихачев И.А., Звонков Б.Н., Лашкул А.В., Лайхо Р. Ферромагнитный переход в структурах GaAs/Mn/GaAs/InxGai. xAs/GaAs с двумерным дырочным газом. //ЖЭТФ, Том 136, Вып. 2 (8), 346-355 (2009).

4. Панков М.А., Лихачев И.А., Давыдов А.Б., Веденеев А.С., Субботин И.А., Дорофеев А.А., Рыльков В.В. Ферромагнетизм низкоразмерных структур на основе III-Mn-V полупроводников в окрестности перехода изолятор-металл. // Радиотехника и электроника, Том 54, Вып. 9,1099-1109 (2009).

5. В.A. Aronzon, М.А. Pankov, V.V. Rylkov, E.Z. Meilikhov, A.S. Lagutin, E.M. Pashaev, M.A. Chuev, V.V. Kvardakov, I.A. Likhachev, O.V. Vihrova, A.V. Lashkul, E. Lahderanta, A.S. Vedeneev, and P. Kervalishvil. Ferromagnetism of low-dimensional Mn-doped III-V semiconductor structures in the vicinity of the insulator-metal transition. // JAP, 107, 023905 (2010).

Подписано в печать 07.11.2011. Формат 60x90/16 Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,25 Тираж 66. Заказ 91

Отпечатано в НИЦ «Курчатовский институт» 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1 Магнитотранспортные эффекты в полупроводниковых ферромагнитных материалах.

1.1.1. Эффекты гигантского и анизотропного 19 магнетосопротивления в магнитных материалах.

1.1.2. Эффект Холла в магнитных гетероэпитаксиальных 21 структурах.

1.2. Современные исследования свойств и применений разбавленных магнитных полупроводников.

Глава 2. Исследуемые образцы и экспериментальная методика измерений;

2.1 Экспериментальная установка.

2.2 Описание исследованных образцов. 34 2.3Свойства полученных структур.

2.3.1 Структурные исследования структур 37 ОаАз(5<Мп>)/1пОаАз/ОаАз, полученных по МОС-гибридной технологии.

2.3.2 Структурные исследования структур 44 ОаАз(5<Мп>)/1пОаА5/ОаА8, полученных по технологии МЛЭ.

Глава 3. Гальваномагнитные свойства двумерных 48 ферромагнитных структур СаА8(5<Мп>)/1пСаА8/СаА8.

3.1 Температурные зависимости' проводимости.

3.2 Магнитополевые зависимости проводимости и нормальной*, 51 компоненты эффекта-Холла.

3.3.Зависимости температур Кюри от параметров структур. 55 3.4 Анномальный эффект Холла и механизмы его формирования.

Глава 4. Магнитометрические измерения двумерных ферромагнитных структур СаА8(5<Мп>)ЯпСаА8/ОаА8.

4.1 Зависимости намагниченности двумерных ферромагнитных 69" I структур '

4.2 Влияние неоднородностей на магнитные свойства системы.

Глава 5. Качественные модели установления 81 ферромагнитного упорядочения в двумерном канале проводимости.

Объектом ныне популярных исследований, получивших название спинтроника [1,2], в основном являются структуры на основе ферромагнитных металлов, использующие эффект гигантского магнетосопротивления [3], например, для создания считывающих головок в магнитных дисках или энергонезависимой магнитной памяти произвольного доступа [4]. Однако следует отметить, что данные структуры трудно интегрируются в современную полупроводниковую электронику. Рассматривая элементы существующей энергонезависимой памяти выяснилось, что в МЯАМ энергетические затраты на элемент больше чем в полупроводниковых приборах. Плотность записи также оказалась меньше чем достигнуто в полупроводниковых приборах. Хотя, следует признать, скорости записи и считывания, а также количество циклов перезаписи на много порядков больше.

Все это заставило исследователей обратиться к изучению магнитных материалов на основе полупроводников, а требование высоких температур Кюри заставило резко увеличить, до 10 %, концентрацию магнитной примеси, что привело к созданию разбавленных магнитных полупроводников (РМП).

Теоретические и экспериментальные исследования механизмов магнитного упорядочения в полупроводниковых материалах с магнитными примесями проводятся последние два десятилетия большим^ количеством лабораторий по всему миру. Центральное место в изучении свойств разбавленных магнитных полупроводников отводится в настоящее время III-Мп-У материалам (таким как ОаМпАэ), в которых ферромагнетизм индуцирован свободными или локализованными в примесной зоне Мп дырками [5,6]. Данные материалы обладают относительно высокими температурами Кюри Тс (до ~200К)' и позволяют создавать различного рода гетероэпитаксиальные структуры, которые могут служить основой практического применения в элементах энергонезависимой памяти. Для раскрытия потенциала таких структур необходимо глубокое понимание природы взаимодействий и физических механизмов, определяющих свойства таких материалов. Однако, эта цель ещё далеко не достигнута, в частности, природа обменного взаимодействия в этих материалах вызывает целый ряд вопросов. Для фундаментального понимания основ этих механизмов и природы взаимодействий необходимы исследования транспорта спина в таких материалах, спиновая динамика, а также исследования взаимосвязи магнитных свойств и электронного транспорта.

В настоящее время основное внимание уделяется исследованиям объемных разбавленных магнитных полупроводников [4,7], хотя для создания, например, спиновой электроники (спинтроники) определяющую роль играют и исследования низкоразмерных ферромагнитных систем на основе ТП-Мп-У материалов. Именно двумерная ситуация наиболее интересна для фундаментальных исследований низкоразмерных ферромагнитных систем на основе СяМпАб, поскольку в этом случае наиболее ярко проявляется целый ряд эффектов. Основная» проблема»для объемных разбавленных полупроводников связана с чрезвычайно низкими подвижностями дырок в ОэМпАб (¡1|,= 1-5 ем"/В'С [8]), объясняемыми сильным рассеянием носителей заряда ионами Мп и положением уровня Ферми в примесной* зоне при металлическом характере его проводимости (в отличие от ваАБ сильно легированного обычными примесями) [8,9]. Столь, низкие значения! подвижности (/¿/,<10 см~/В-с) не позволяют, однозначно судить о роли беспорядка и интенсивности рассеяния носителей заряда в магнитном упорядочении РМП [10], хотя при увеличении подвижности носителей предсказывается заметный рост температуры Кюри (см., например, [11]). Низкие значения подвижности являются, по-видимому, основным препятствием и для создания низкоразмерных ферромагнитных систем на основе ОаМпАБ.

Для получения структур с высокими подвижностями носителей заряда стандартным методом является способ селективного легирования, пространственно разделяющего область легирования и канал проводимости. В данном случае применение этого метода ограниченно необходимостью удовлетворить требованию достаточного сильного взаимодействия легирующей магнитной примеси и носителей заряда. В немногочисленных работах, посвященных исследованию низкоразмерных Ш-Мп-У объектов, авторы для достижения максимальных значений Тс стремились обеспечить максимально большую плотность, дырок непосредственно» в области нахождения * ионов: Мп. Такое пространственное распределение носителей наряду с усилением обмена приводит к сильному кулоновскому рассеянию на ионах Мп и, соответственно, к низкой подвижности: дырок (]ль 510 см"/В-с). Заметим, что при таких подвижностях размытие уровней5 размерного квантования (АЕ = Н1т, т. - время рассеяния по импульсу) в дырочной ОаАэ квантовой яме достаточно велико^ (> 230 шеУ), ширина; уровней' размерного квантования энергии дырок ~ 200 мэВ, что не позволяет говорить, о двумерном спектре носителей заряда т.к. превышается энергетический зазор между ними. Поэтому термин «двумерность канала проводимости» в данных работах следует, по-видимому, лишь относить к фазовой когерентности дырок.

Таким? образом, получается;, что в случае Ш-Мп-У систем оказываются практически: не исследованными влияние на ферромагнитное (ФМ) упорядочение данных РМГТ ни эффектов^ рассеяния дырок, ни размерное квантование. Из исследованных двумерных РМП структур отметим, что в случае И-Мп-УГ квантовых ям (КЯ) ферромагнитное упорядочение, стимулированное двумерными дырками, наблюдалось (с Тс — 1.8 К), несмотря; на существенное влияние в данных системах вклада антиферромагнитного обменного взаимодействия между атомами Мп [12,13].

Следует также: отметить, что в основном, перечисленные: работы были направлены на исследование магнитных свойств:.системы, тогда как изучению в них спин-зависящих эффектов в электронном транспорте (магнитосопротивлению и его анизотропии; аномальному и планарному эффектам Холла) практически не уделялось внимание. Между тем, эти эффекты определяются спиновой поляризацией носителей, а исследование особенностей электронного транспорта в этих условиях и составляет основной интерес для спинтроники. Большинство наблюдений основаны на изучении только намагниченности объектов, которая может однозначно указывать на наличии спиновой поляризации носителей лишь в однофазных разбавленных магнитных полупроводниках в условиях обменного взаимодействия между магнитными примесями посредством носителей заряда. Так в работе [14] на примере Ш-Мп-V полупроводников установлено, что при наличии второй фазы (ферромагнитных нанокластеров МпАб или Мп8Ь) гистерезис в намагниченности может наблюдаться при температурах выше комнатной. При этом, однако, эффект Холла может иметь обычный линейный характер (обусловленный силой Лоренца), как в немагнитном полупроводнике в отсутствие спиновой поляризации носителей. Данное наблюдение указывает на отсутствие в данном случае связи магнитной и электронной подсистем. Ферромагнитный сигнал вызван наличием невзаимодействующих между собой ферромагнитных кластеров, в системе не возникает единое ФМ> состояние на болыцих (сравнимых с размерами образца) расстояниях и отсутствует спиновая поляризация носителей заряда. Таким образом, данная система не может рассматриваться как объект спинтроники. С другой стороны, в однофазных РМП существенную роль играет аномальный' эффект Холла (АЭХ), который пропорционален намагниченности и определяется спиновой поляризацией носителей. В Ш-Мп-У полупроводниках вклад АЭХ оказывается доминирующим до температур, превышающих температуру Кюри в 2-3 раза, и потому его исследования играют ключевую роль в установлении ферромагнитного состояния данных систем [5].

Магнитные системы на основе структуры СаАзАпхва^хАзАЗаАБ с удаленым от квантовой ямы 8- слоя Мп, выращенные по МОС-гидридной эпитаксии и МЛЭ технологии являются сильно неупорядоченными объектами, беспорядок в которых обусловлен как флуктуациями кулоновского и обменного взаимодействий, так и структурными флуктуациями их состава. В этом случае Мп, например, уже при достаточно малых содержаниях (от 3%) может занимать как положения замещения (акцепторные) кристаллической решетки, так и ее междоузельные (донорные) положения. Понимание электрофизических свойств таких систем находится в настоящее время в начальном состоянии. Поэтому исследования спин-зависящих эффектов в их электронном транспорте являются актуальной научно и практически значимой задачей.

В данной работе представлены результаты исследований [15-26] структур СаАзЛпхСа^АзЛЗаАз с удаленным от квантовой' ямы 5- слоем Мп и подвижностью дырок в канале, достигающей ^ ~ 3000 спГ/У-б при Т = 5 К, демонстрирует возможность ферромагнитного упорядочения в двумерных III-Мп-У системах с температурой Кюри Тс=40 К. В последствии на этих же структурах были произведены исследования фотолюминесценции [63]. А в самое последнее время аналогичная, технология стала разрабатываться в группе \\^8сЬе1с1ег [27]. Также было продемонстрировано наличие аномального эффекта Холла в рассматриваемых структурах. Однако, исследования магнитотранспортных свойств структур в. этой, работе были- ограничены диапазоном слабых магнитных полей (В < 3 Тл), что было не достаточно для выделения вклада аномального эффекта Холла на фоне обычного эффекта-Холла и интерпретации' его механизма. Исходя^ из этого были проведены транспортные исследования »вплоть до квантующих магнитных полей (< 12 Тл), позволившие выделить аномальный эффект Холла.структур. Значения вклада аномального эффекта Холла в холловское сопротивление структур"согласуются с результатами недавних теоретических расчетов для' ферромагнитных двумерных Ш-Мп-У систем [28,29], в которых! предсказывается доминирующая роль внутреннего механизма формирования аномального эффекта Холла. При этом двумерный характер энергетического спектра дырок подтвержден наблюдением осцилляций Шубникова - де Газа. Важно также, что развитые недавно модели ферромагнитного упорядочения двумерных систем [30,31], учитывающие как большие длины свободного пробега^цвумерных носителей, так и их удаленность, от слоя Мп, дают значения Тс разумно согласующиеся с результатами эксперимента.

Сложный характер СаАБАпхСакхАз/ОаАз магнитных систем потребовал комплексного подхода в исследованиях, а также развитие экспериментально методического аппарата прецизионных измерений магнетосопротивления и АЭХ.

Целью работы являлось экспериментальное исследование спин-зависящих эффектов в электронном транспорте ОаАз/1пхОа1 хАэЛлаАз систем с удаленным 5-слоем Мп путём измерений их электрофизических и магнитных свойств.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• Создана экспериментальная установка для прецизионных измерений транспортных характеристик объектов в диапазоне температур 5 — 300 К в полях до 3 Тл;

• На основе пакета ЬаЬУе1л\г разработано- программное обеспечение экспериментальной установки;

• Изучены зависимости магнитных и электронно-транспорных свойств структур ОаАзЛпхОа^хАзЛЗаАз с 8-слоем Мп от их структурных параметров; удаленности 5-слоя Мп от квантовой ямы, «глубины»-квантовой ямы (концентрации 1п) и содержания магнитной примеси;

• Особенное внимание было уделено изучению магнитополевых, температурных и концентрационных зависимостей эффекта Холла и магнетосопротивления. На основе полученных зависимостей выяснены основные механизмы аномального эффекта Холла в двумерных ферромагнитных полупроводниковых структурах.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Исследованы структурные, магнитные и электрофизические свойства двумерных ферромагнитных полупроводниковых структур, представляющих собой квантовую яму с удаленной от канала проводимости магнитной примесью Мп. Эти структуры отличаются, от ранее исследованных структур РМП, относительно высокими значениями подвижности и двумерным спектром энергии носителей заряда в квантовой яме;

2. Продемонстрирована возможность установления магнитного упорядочения в структурах со слоем магнитной примеси удаленной от канала проводимости;

3. Исследованы связь магнитных свойств и дырочного транспорта двумерных структур типа квантовая яма Са].х1пхАз с 8-слоями Мп со структурными характеристиками объектов;

4. Впервые вблизи температуры ферромагнитного упорядочения обнаружена смена знака аномального эффекта Холла (АЭХ) в зависимости от температуры;

5. Наблюден сдвиг магнитного гистерезиса относительно нулевого поля в структурах ОаАзЯпхОаьхАз/СаАБ с 8- слоем Мп;

6. Предложена качественная модель для описания обнаруженных особенностей в квантовых ямах с удаленным от неё слоем Мп. Ферромагнитное (ФМ) упорядочение в них-объясняется, как косвенным обменным взаимодействием ионов марганца через носители заряда в канале проводимости, так и установлением ферромагнитного порядка в Мп - содержащем слое за счет зонного механизма ФМь упорядочения. Взаимодействие ФМ — состояния в слое приводит к спиновой поляризации носителей заряда - «дырок» в квантовой яме.

Практическая значимость диссертации обусловлена тем, что полученные в настоящей работе данные позволяют оценить степень перспективности использования ферромагнитных полупроводниковых структур для устройств спинтроники и степень влияния неупорядоченности в системе на характер проводимости и магнитные свойства подобных структур. Результаты работы актуальны для современной микроэлектроники еще и тем, что получены для структур на основе легко интегрируемого в технологический процесс материала - ваАБ.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитированной литературы. Объем диссертации составляет 94 страницы, включая 25 рисунков и 5 таблиц.

Основные результаты, полученные в.работе, изложены ниже:

1. Исследованы структурные, магнитные и электрофизические свойства двумерных ферромагнитных полупроводниковых структур, представляющих собой квантовую яму с удаленной от канала проводимости магнитной примесью Мп. Эти структуры отличаются, от ранее исследованных структур разбавленных магнитных полупроводников, относительно высокими значениями подвижности и двумерным спектром энергии носителей заряда в квантовой яме при сохранении магнитных свойств;

2. Продемонстрирована возможность установления магнитного упорядочения в двумерных полупроводниковых структурах со слоем магнитной примеси удаленной от канала проводимости;

3:. Исследована связь магнитных свойств и дырочного транспорта двумерных структура типа квантовая' яма1 Оа^хЪ^Ав с 5-слоями Мп: со структурными характеристиками объектов;

4. Впервые' экспериментально продемонстрирована существенная роль, «собственного» механизма аномального эффекта Холла в системе квантовая яма с удаленным от неё слоем Мп и двумерным спектром носителей заряда^ что подтверждается согласием его* величины с теоретическими* расчетами, и- сменой, знака АЭХ при изменении, температуры;

5. Наблюден сдвиг магнитного гистерезиса относительно; нулевого; поля в структурах СаАзЯпхОаьхАз/ОаАэ с 8- слоем Мп;

6. Предложена качественная- модель для. описания особенностей электронного транспорта и магнитных свойств полупроводниковых структур типа квантовая яма с удаленным слоем Мп. Ферромагнитное упорядочение в них объясняется, как косвенным обменным взаимодействием ионов марганца через носители заряда в канале проводимости, так и в предположении, что центральная часть этого слоя

86 образует собственный (зонный) ферромагнетик, который, взаимодействуя с дырками в квантовой яме, приводит к их спиновой поляризации.

Заключение.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о наличии ферромагнитного упорядочения ОаАзЛпхОа^хАзЛлаАз структур с удаленным от 5- слоем Мп и о существенной- роли его взаимодействия с 20 дырочным газом в квантовой яме. Это подтверждается наблюдением максимума в температурных зависимостях сопротивления; обнаружением отрицательного спин-зависящего магнетосопротивления и аномального эффекта Холла, величина которого также хорошо коррелирует с результатами теоретических расчетов для ферромагнитных 2Т> Ш-Мп-У систем, и указывает на доминирующую роль собственного механизма формирования АЭХ в наших объектах.

Своеобразие ОаА8/5<Мп>/ОаА8/1пхОа1.хАз/ОаА8 структур заключается в их сильном беспорядке, способствующим формированию в. 5<Мп> слое диэлектрической антиферромагнитной- матрицы^ с ферромагнитными «островками», имеющими сравнительно низкие температуры Кюри (Тс ^ 50 К). Перенос дырок 2Б1 канала, вVэтих условиях носит перколяционный характер и демонстрирует переход к прыжковому типу проводимости при температурах ниже Тс. При этом измеренные в эксперименте1 высокие значения холловской

13 2 концентрации р — (1-2)-10 см" объясняются компенсацией обычной-компоненты эффекта- Холла (положительного знака) аномальной его компонентой* отрицательного знака, зависимость которой от магнитного поля-носит линейный характер в силу наличия в системе достаточно сильного обменного поля однонаправленной анизотропии. Другая причина высоких значений р связана с переходом от активационной проводимости дырок по уровню протекания к прыжковому их переносу по дырочным каплям, в условиях которого эффект Холла должен падать.

В более широком плане полученные данные стимулируют дальнейшее изучение механизмов поляризации носителей заряда и магнитного порядка в сильно неоднородных гетероструктурах с удаленным от 2Э канала слоем магнитных примесей.

1. I. Zutic, О. Fabian, S. Das Sarma. // Rev. Mod. Phys. 76, 323 (2004).

2. C.C. Аплеснин. Основы спинтроники. // Изд-во. Лань, 288, Москва (2010).

3. М. N. Baibich, J. М. Broto, A. Fert, F. Nguyen van Dau, F. Petroff, P. E. Etienne, G. Greuzet, A. Friedrich, and J.Chazelas. // Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988).

4. D.D. Awschalom, D. Loss, N. Samarth (Eds.). // Springer, (2002).

5. T. Jungwirth, Jairo Sinova, J. Masek et al. // Rev. Mod. Phys. 78, 809 (2006).

6. H. Ohno, H. Munekata, T. Penney et al. // Phys. Rev. Lett. 68, 2664 (1992).

7. S. Sugahara, M. Tanaka, J. Appl. Phys. 97, 10D503 (2005).

8. K.S. Burch, D.B. Shrekenhamer, E.J. Singley J. Stephens, B.L. Sheii, R.K. Kawakami, P. Schiffer, N. Samarth, D.D. Awschalom, D.N. Basov. // Phys. Rev. Lett. 97, 087208 (2006).

9. L.P. Rokhinson, Y. Lyanda-Geller, Z. Ge et al. // Phys. Rev. В 76, 161201(R) (2007).

10. K.W. Edmonds, K.Y. Wang, R.P. Campion et al. // Appl. Phys. Lett. 81, 3010 (2002).

11. D.J. Priou, Jr., E.H. Hwang, S. Das Sarma. // Phys. Rev. Lett. 92, 117201 (2004).

12. T. Dietl, A. Haury, Y. Merle d'Aubigne. // Phys. Rev. В 55, 3347(R) (1997).

13. A. Haury, A. Wasiela, A. Arnoult et al. // Phys. Rev. Lett. 79, 511 (1997).

14. B.B. Рыльков, Б.А. Аронзон, К.И. Маслаков и др. // ЖЭТФ 127, 838 (2005).

15. Б.А. Аронзон, А.Б. Давыдов, М.А. Панков, В.В. Рыльков. // Сборник докладов конференции по физике конденсированного состояния, сверхпроводимости и материаловедению, г. Москва (2007).

16. М. А Панков, А.Б. Давыдов, Б.А. Аронзон, М. Garain. // Сборник тезисов 8 Российской конференции по физике полупроводников, г. Екатеринбург (2007).

17. В.A. Aronzon, M.V. Kovalchuk, E.M. Pashaev, M.A. Chuev, V.V. Kvardakov, I.A. Subbotin, V.V. Rylkov, M.A. Pankov, I.A. Likhachev, B.N. Zvonkov, Yu.A. Danilov, O.V. Vihrova, A.V. Lashkul and R. Laiho. // J. Phys.: Condens. Matter 20 (2008).

18. B. Aronzon, A. Lagutin, V. Rylkov, M. Pankov, A. Lashkul and R. Laiho.//

19. Phys. stat. sol. (c) 5 , No. 3, 814-818 (2008).

20. Панков M.A., Аронзон Б.А., Рыльков B.B., Давыдов А.Б., Мейлихов Е.З., Фарзетдинова P.M., Пашаев Э.М., Чуев М.А., Субботин И.А., Лихачев И.А., Звонков Б.Н., Лашкул A.B., Лайхо Р. //ЖЭТФ, Том 136, Вып. 2 (8), 346-355 (2009).

21. Панков М.А., Лихачев И.А., Давыдов А.Б., Веденеев A.C., Субботин И.А., Дорофеев A.A., Рыльков В.В. // Радиотехника и электроника, Том 54, Вып. 9, 1099-1109(2009).

22. Б.А. Аронзон, В.В. Рыльков, М.А. Панков, А.Б. Давыдов // Сборник трудов

23. XXI Международной конференции, г. Москва,(2009).

24. Аронзон Б.А., Рыльков В.В., Панков М.А., Давыдов А.Б., Лихачев.И.А., Веденеев A.C. // Тезисы докладов XXXV совещания по физике низких температур (НТ-35), г. Черноголовка (2009).

25. Б.А. Аронзон, В.В. Рыльков, М.А. Панков, А.Б. Давыдов, A.C. Лагутин. // Тезисы докладов IX Российской конференции по физике полупроводников, г. Новосибирск-Томск (2009):i

26. Б.А. Аронзон, В.В. Рыльков, М.А. Панков, A.C. Лагутин, И.А. Лихачев, Э.М. Пашаев. // Тезисы докладов XIV Национальная конференция по росту кристаллов, г. Москва (2010).

27. В.А. Aronzon, М.А. Pankov, V.V. Rylkov, E.Z. Meilikhov, A.S. Lagutin, E.M. Pashaev, M.A. Chuev, V.V. Kvardakov, I.A. Likhachev, O.V. Vihrova, A.V. Lashkul, E. Lähderanta, A.S. Vedeneev, and P. Kervalishvil. // JAP, 107, 023905(2010).

28. В.A. Aronzon, V.V. Rylkov, M:A. Pankov, V. Tripathi, K. Dhochak and K.I. Kugel. // 18 Международный симпозиум. "Наноструктуры: Физика и технология", г. Екатеринбург (2011).

29. D. Stich, J. Н. Jiang, Т. Korn, R. Schulz, D. Schuh, W. Wegscheidel M. W. Wu, and C. Schüller // Phys. Rev. B, 76, 073309 (2007).

30. S.Y. Liu, X.L.Lei. //Phys. Rev. В 72, 195329(2005).

31. V.K. Dugaev, P. Bruno, M. Taillefumier et al. // Phys. Rev. В 71, 224423 (2005).30: Е.З. Мейлихов, P.M. Фарзетдинова. //Письма ЖЭТФ, 87, 568 (2008).

32. V. N. Men'shov, V. V. Tugushev, S. Caprara, Р. M. Echenique, and E. V. Chulkov.//Phys. Rev. B, 80, 035315 (2009):

33. T. Wojtowicz, W.L. Lim, X. Liu et al., // Appl. Phys. Lett. 83, 4220 (2003).

34. A.M: Nazmul, T. Amemiya, Y. Shuto et al., II. Phys. Rev. Lett: 95, 017201 (2005).

35. A.M. Nazmul, S. Sugahara, M. Tanaka,// Phys. Rev. В 67, 241308 (2003);

36. Кульбачинский B.A., Щурова Л.Ю. // ЖЭТФ, 2009 г., Том 136, Вып. 1, стр. 135 (2009):

37. Дмитриев А.И., Таланцев А.Д., Зайцев С.В., Данилов Ю.А., Дорохин М.В., Звонков Б.Н;, Коплак О.В., Моргунов Р.Б. // ЖЭТФ, Том 140, Вып. 1, стр. 158(2011).37: Дмитриев А.И., Моргунов Р.Б., Зайцев G.B. // ЖЭТФ, Том 139, Вып. 2, стр. 367(2011).

38. F. Matsukura, Н. Ohno, А. Shen, and Y, Sugawara. // Phys. Rev. В 57, 2037R (1998).

39. A. Oiwa, S. Katsumoto, A, Endo et al., // Solid State Gommun. 103, 209 (1997).

40. P. Fumagalli, G. Sommer, H. Lippitz, S. Haneda, and H. Munekata. // J. Appl. Phys., 89, 7015 (2001).

41. Волошин И.Ф., Калинов A.B., Савельев G.E., Фишер JI:M., Бабушкина H.A., Белова Л.М., Хомский Д.И., Кугель К.И. // Письма ЖЭТФ, 71, 157 (2000).

42. Б. А. Аронзон, В. А. Кульбачинский, П. В. Гурин, А. Б. Давыдов, В. В. Рыльков, А. Б. Грановский, О.В.Вихрова, Ю. А. Данилов, Б. Н. Звонков, Y. Horikoshi, К. Onomitsu // Письма ЖЭТФ, 85, 32 (2007).

43. М. N. Baibich, J. М. Broto, A. Fert, F. Nguyen van Dau, F. Petroff, P. E. Etienne, G. Greuzet, A. Friedrich, and J.Chazelas. // Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988).

44. A. E. Berkowitz, J. R. Mitchell, M. J. Carey, A. P. Young, S. Zhang, F. E. Spada, F. T. Parker, A. Hutten, and G. Thomas. Giant magnetoresistance in heterogeneous Cu-Co alloys. Phys. Rev. Lett. 68, 3745 (1992).

45. J. Q. Xiao, J. S. Jiang, and C. L. Chein. Giant magnetoresistance in nonmultilayer magnetic systems. Phys. Rev. Lett. 68, 3749 (1992).

46. Michel Ziese, Martin J. Thornton, Spin Electronics, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2001).

47. I.D. Lobova, F.A. Pudonin, M-.M. Kirillova, A.V. Korolev, V.M. Maevskii. // JMMM, 264, 164 (2003).

48. С. И. Касаткин, A.M. Муравьёв, H.B. Плотникова, Ф.А. Пудонин, JI.A. Ажаева, H.H. Сергеева, В.Д. Ходжаев. // Микроэлектроника, 34(1), 56 (2005).

49. R. Е. Camley, and J: Barnas. // Phys. Rev. Lett. 63, 664 (1989).

50. D.J. Stinson, A.C. Palumbo, B. Brandt, M. Berger. // J. Appl. Phys. 61, 3816 (1987).

51. R.M. White; Т.Н. Geballe. // Academic Press, New York, (1979).

52. A.B. Ведяев, А.Б. Грановский, O A. Котельникова. // Изд-во МГУ, (1992).

53. Т. Jungwirth, Q. Niu, A.H. McDonald. // Phys. Rev. Lett. 88, 207208 (2002).

54. Б.А. Аронзон, Д.Ю. Ковалев, A.H. Лагарьков, Е.З. Мейлихов, В.В. Рыльков, М.В. Седова, N. Negre, М. Goiran, J. Leotin. // Письма в ЖЭТФ, 70(2), 87 (1999).

55. Б. А. Аронзон, А.Б. Грановскийй, Д.Ю. Ковалев, Е.З. Мейлихов; В.В. Рыльков, М.А. Седова. // Письма в ЖЭТФ, 71(11), 687 (2000).

56. Н. Ohno. // Science 291, 840 (2001).

57. H. Ohno, F. Matsukura. // Sol. State Commun. 117, 179 (2001).

58. K.W. Edmonds, K. Y. Wang, R.P. Campion, et al. // Appl. Phys. Lett. 81, 3010 (2003).

59. A.M. Nazmul, T. Amemiya, Y. Shuto, et al. // Phys. Rev. Lett. 95, 017201 (2005).

60. H. Ohno, D. Chiba, F. Matsukura, T. Omiya, et al. // Nature 408, 944 (2000).

61. B.B. Рылысов, Б.А. Аронзон, К.И. Маслаков и др. // ЖЭТФ> 127, 838 (2005).

62. J. М. Daughton. // J. Appl. Phys., 81, 3758 (1997).

63. С. В. Зайцев, М. В. Дорохин, А. С. Бричкин, О. В. Вихрова, Ю. А. Данилов, Б. Н. Звонков, В. Д. Кулаковский. // Письма в ЖЭТФ, 90, 730 (2009).

64. Н. Ohno. // J. Magn. Magn. Mater., 200, 110 (1999).

65. S. V. Gudenko, B. A. Aronzon, and V. A. Ivanov. // JETP Lett., 82, 532 (2005).

66. J.E. Schiber, I.J. Fritz, L.R. Dawson. // Appl. Phys. Lett. 46, 187 (1985).

67. G.M. Minkov, A.A. Sherstobitov, A.Y. Germanenko et al. // Phys. Rev. В 71, 165312(2005).

68. M.A. Чуев, Б.А. Аронзон, Э.М. Пашаев, И.А. Субботин, В.В. Рыльков, М.В. Ковальчук, В.В.- Квардаков, П.Г. Медведев. // Микроэлектроника, 37, 83 (2008).

69. М. A. Chuev, I: A. Subbotin, Е. М. Pashaev, V. V. Kvardakov, and В. А. Aronzon. // JETP Lett. 85, 17 (2007).

70. X.X. Guo, C. Herrmann, X. Kong, D. Kolovos-Vellianitis, L. Daweritz, K.H. Ploog. // J. Cryst. Growth, 278, 655 (2005).

71. J. Jaroszynski, T. Andrearczyk, G. Karczewski et al. // Phys. Rev. В 76, 045322 (2007).

72. A. Van Esch, L. Van Bockstal, J. De Boeck et al. // Phys. Rev. В 56, 13103 (1997).

73. Б.И. Шкловский. // ЖЭТФ 72, 288 (1977) Sov. Phys. JETP 45, 152 (1977).

74. Ю.В. Васильева, Ю.Н. Данилов, A.A. Ершов, Б.Н. Звонков, Е.А. Ускова, А.Б. Давыдов, Б.А. Аронзон, С.В. Гуденко, В.В. Рыльков, А.Б. Грановский, Е.А. Ганьшина, Н.С. Перов, Е.Н. Виноградов. // ФТП, 39, 87 (2005).

75. Т. Holstein. // Phys. Rev. 124, 1329 (1961).

76. Ю.М. Гальперин, Е.П. Герман, В.Г. Карпов. // ЖЭТФ 99, 343 (1992) Sov. Phys. JETP72, 193 (1991).

77. С. Timm. // J. Phys.: Condens. Matter 15, R1865 (2003).