Оптична спінова поляризація електронів у напівмагнітних напівпровідниках при домішковому поглинанні - Автореферат

Наведене засвідчує, що тема даної роботи, яка присвячена вивченню впливу типу і параметрів циркулярно-поляризованої падаючої світлової хвилі, що задовольняє умовам домішкового поглинання, часів довготривалої релаксації та гріючого носії електричного поля на особливості спінової поляризації в напівмагнітних напівпровідниках актуальна в фундаментальному та прикладному аспектах і своєчасна. Роль автора у цих дослідженнях полягала у проведенні аналітичних і числових розрахунків щодо закономірностей впливу поляризованого світла, яке задовольняє умови домішкового поглинання, гріючого носії електричного поля та часів довготривалої релаксації на ступінь спінової поляризації зонних електронів у напівмагнітних напівпровідниках. Метою роботи є встановлення закономірностей комбінованого впливу типу та параметрів поляризованої світлової хвилі, що задовольняє умови домішкового поглинання, часів довготривалої спінової релаксації в зоні провідності та на домішковому рівні, а також напруженості гріючого носії заряду електричного поля на ступінь спінової поляризації електронів у напівмагнітних напівпровідниках з глибоким домішковим рівнем, що створено елементом з незаповненою 3d-або 4f-оболонкою. Для досягнення мети роботи виконано такі завдання: · запропоновано адекватну фізичну модель часової динаміки спінової підсистеми в напівмагнітних напівпровідниках з глибоким домішковим рівнем, створеним атомами магнітної домішки, при врахуванні процесів генерації та рекомбінації носіїв і довготривалої релаксації їх спінів в умовах, коли на напівпровідник діють поляризована світлова хвиля та гріюче носії електричне поле; · встановлено особливості сумісної дії поляризованого світла та гріючого носії електричного поля на ступінь спінової поляризації зонних електронів у напівмагнітному напівпровіднику для нестаціонарного просторово-неоднорідного розподілу концентрацій поляризованих за напрямком спіну електронів.Виділено низку нерозвязаних проблем фундаментального характеру щодо адекватного виду фізичної моделі спінової динаміки, яка давала би можливість досліджувати комбінований вплив параметрів поляризованої світлової хвилі, що задовольняє умови домішкового поглинання, величини напруженості гріючого носії заряду електричного поля, а також часів довготривалої спінової релаксації в зоні провідності та на домішковому рівні на ступінь спінової поляризації зонних електронів у напівпровідниках з глибоким домішковим рівнем, який створено хімічним елементом з незаповненою 3d-або 4f-оболонкою. У другому розділі для опису динаміки підсистем спінів електронів зони провідності та на домішковому рівні в напівмагнітних напівпровідниках запропоновано фізичну модель, яка враховує окрім процесів генерації та рекомбінації носіїв, також і процесидовготривалої релаксації в умовах, коли на систему діють поляризована світлова хвиля та гріюче електричне поле, і описується системою нелінійних диференційних рівнянь у частинних похідних, яка в одновимірному наближенні має такий вигляд: , (1) , (2) де та - концентрації електронів зі спіном вверх () і вниз (), відповідно, у зоні провідності та на домішковому рівні; - просторово-часовий розподіл напруженості електричного поля в зразку довжиною l, до якого прикладена зовнішня напруга V0; IL і IR - інтенсивності зовнішнього світлового випромінювання лівої (L) і правої (R) поляризацій, відповідно; S - площа поперечного перерізу центру іонізації для електронів, - швидкість термоелектронної емісії, і - відповідно обернені часи довготривалої релаксації спінових підсистем електронів зони провідності і на домішковому рівні; - коефіцієнти, що характеризують процеси рекомбінації зонних електронів з дірками на домішковому рівні, - відповідні густини електричного струму, а ?п(Е) - дрейфова швидкість електронів зони провідності, яка вважається незалежною від напрямку спіна. Важливо, що при однакових значеннях інтенсивності світлових хвиль різних поляризацій виконуються наступні нерівності , які засвідчують про те, що лівополяризоване світло більше (ніж інші типи поляризацій) сприяє переходам домішковий рівень - зона провідності для електронів зі спіном вверх, ніж для електронів зі спіном вниз. Це дало змогу не тільки встановити залежності електронної температури носіїв () та часу релаксації зонних електронів за механізмом Дяконова-Переля () від напруженості електричного поля, але і детально вивчити особливості стаціонарних просторово неоднорідних розподілів концентрації зонних електронів і степеня їх спінової поляризації залежно від напруженості гріючого електричного поля, поляризації та інтенсивності світлової хвилі, а також концентрації домішки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ