Головнев Ю.Ф. Наноразмерные гетеросистемы на основе ферромагнитных металлов и полупроводников

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук: 01.04.07 – физика конденсированного состояния, 01.04.10 – физика полупроводников. — Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого. — Москва, 2008. — 54 с. Научный консультант: доктор физико-математических наук,профессор Панин В.А. Цели и задачи работы
Исследование спиновой поляризации на поверхности ферромагнитных металлов, в диэлектрических прослойках мультислойных ферромагнитных структур типа Fe – Si, в наноразмерных гетеросистемах EuO – Co и EuO – SrO.
Анализ влияния магнитных взаимодействий на процессы перемаг-ничивания и определение энергии связи этих взаимодействий в ферромагнитных мультислойных структурах Fe – SiO – Co, Co – SiO – Ni, Co – Ni и т.д.
Изучение механизмов влияния магнитных взаимодействий на магнитострикционные и гальваномагнитные параметры наноразмерных ферромагнитных гетероструктур на примере Ni – SiO – Fe, Ni – SiO – Co, Fe – SiO – Co и т. д.
Исследование влияния косвенного обменного взаимодействия на минизонную структуру и энергетические диаграммы гетеросистем ферромагнитный полупроводник – парамагнитный полупроводник EuS – PbS и EuS – SmS.
Анализ возможности получения спин-поляризованного транспорта в наноразмерных гетеросистемах на основе ФП и расчет туннельной прозрачности (ТП) и степени спиновой поляризации электронов (ССПЭ) в гетероструктурах EuS – PbS и EuS – SmS.
Исследование условий образования бозе-конденсата из триплетных экситонов высокой плотности и большим временем жизни в ферромагнитных слоях наноразмерных гетероструктур типа EuS – PbS с учетом влияния - обменного взаимодействия.
Изучение возможности формирования реальных наноразмерных ферромагнитных гетеросистем на основе ферромагнитных металлов и полупроводников и применение их в микроэлектронике.
Научная новизна полученных в диссертации результатов состоит в том, что в ходе выполнения работы впервые:
Проведен отбор новых гетеропар: EuO – SrO, EuS – PbS и EuS – SmS, удовлетворяющих требованиям максимального соответствия параметров кристаллических решеток (рассогласование менее 0,5%) и обладающих одинаковой сингонией.
Проведены расчеты и анализ энергетических диаграмм гетеропереходов и минизонной структуры сверхрешеток на основе халькогенидов европия, самария и свинца с учетом влияния - обменного взаимодействия.
Определена туннельная прозрачность и энергетический спектр сверхрешеток типа ФП – ПП для потенциала произвольной формы с учетом влияния интерфейсных состояний, флуктуаций магнитного порядка и обменного взаимодействия.
Дан теоретический анализ условий создания устойчивого бозе-конденсата из прямых и межъямных экситонов, рассчитаны их энергия связи, время жизни, сила осциллятора и плотность в наноразмерых гетеросистемах на основе ферромагнитных полупроводников.
Разработан и строго обоснован метод расчета кривых квазистатического перемагничивания наноразмерных мультислойных ферромагнитных пленок с учетом магнитного взаимодействия (метод вращающихся астроид).
Разработан метод измерения энергии связи между ферромагнитными пленками с теоретическими расчетами и экспериментальной проверкой.
Проанализированы свойства наноразмерных гетероструктур на основе ФП с целью их использования в спинтронике, в устройствах экситонной спектроскопии и различных областях современной микроэлектроники.
Выделены новые типы квантовых ям: магнитные квантовые ямы, закрытые квантовые ямы.
Практическая и научная значимость полученных в диссертации результатов определяется тем, что:
проведен отбор новых гетеропар ФП – ПП с максимальным соответствием кристаллических параметров, которые могут быть использованы в спинтронике и экситонной спектроскопии;
предложен новый метод расчета петель гистерезиса многослойных ферромагнитных пленок с учетом магнитного взаимодействия;
предложен новый метод измерения энергии связи для многослойных ферромагнитных пленок с магнитным взаимодействием;
ряд теоретических методов, разработанных для определения ТП (потенциал произвольной формы) или энергии связи экситонов (комбинированный метод на основе теории возмущения и вариационной процедуры), могут быть использованы при решении других задач квантовой теории конденсированного состояния вещества и физики полупроводников;
определены параметры и условия применения наноразмерных гетеросистем на основе ферромагнитных металлов и полупроводников в различных областях микроэлектроники (в спиновых и оптических транзисторах, лазерах и в качестве запоминающих сред).