Разбавленные магнитные полупроводники

Работа современных приборов твердотельной полупроводниковой электроники базируется, в основном, на управлении носителями заряда. Степени свободы, связанные с их спином, практически не используется. Идеи по созданию спиновой электроники – спинтроники, активно обсуждаются и разрабатываются с 80-х годов прошлого века. Мощным толчком их развития послужило открытие в 1988 году эффекта гигантского магнетосопротивления, за которое в 2007 году А. Ферту и П. Грюнбергу была присуждена Нобелевская премия. Полупроводниковая спинтроника обладает рядом существенных преимуществ. К их числу, безусловно, можно отнести то, что технологии их получения полностью совместимы с существующими технологиями полупроводниковой микроэлектроники. С другой стороны, многие эффекты, связанные, в первую очередь, со временами спиновой когерентности, в полупроводниках проявляются на порядок сильнее, что является одним из необходимых условий для создания, например, спиновых транзисторов. Кроме того, поскольку свойства подобных соединений зависят от концентрации свободных носителей заряда, появляется возможность прямого управления их магнитными свойствами путем приложения внешнего электрического поля. Комбинация достоинств полупроводников и магнитных материалов делает возможным интегрирование элементов для вычислительных операций, сохранения и передачи данных на одном чипе, при этом обладающем высоким быстродействием.

Одной из главных проблем современной полупроводниковой спинтроники является поиск новых материалов, которые бы обладали свойствами ферромагнетиков и полупроводников. При этом особое внимание уделяется как гибридным системам типа ферромагнитный металл- полупроводник, так и разбавленным магнитным полупроводникам (РМП). Известно, что в большинстве полупроводники являются немагнитными материалами. Однако было обнаружено, что при легировании даже относительно небольшим количеством магнитных атомов они могут проявлять ферромагнитные свойства. Именно такие соединения и получили название полумагнитных полупроводников, или РМП. Особый интерес представляют различные наноструктуры на основе РМП соединений, синтез и исследование которых проводятся в нашей лаборатории.

Разбавленные магнитные полупроводники