Дискретные сплавы и двухфазные системы для спинтроники.

Проведены анализ научно-технической литературы, поиск патентных исследований, определение возможных направлений работ и их оценка, сделаны выбор и обоснование принятого направления исследований. Разраьотаны методика проведения исследований и технология создания дискретных магнитных сплавов и двухфазных систем.

Усовершенствована технология формирования и изготовления образцов дискретных сплавов и многослойных структур па основе систем Mn/GaAs и Mn/GaSb. Получены на основе систем ферромагнетик-полупроводник многослойные структуры с гигантским магнетосонротивленисм и на основе оксидов олова с 3d переходными металлами ферромагнитные полупроводниковые двухфазные системы. Проведены
кристаллографические исследования, выполнена характеризация образцов с помощью транспортных, оптических и магнитометрических измерений.
Выполнен поиск структур с резонансным обменным взаимодействием, выяснен механизм обменного взаимодействия в дискретных сплавах и двухфазных системах и проведена оптимизация параметров структур на основе полученных результатов.
Успешно проведён эксперимент по управлению ферромагнетизмом системы ферромагнетик/ полупроводник. Выполнен анализ современной научной литературы и поиск патентных исследований по ГОСТ 15.011-96.

Работа проведена в соответствии с календарным планом и обеспечила получение целевых результатов. Разработана и оптимизирована методика изготовления структур транзиторного типа, содержащих в матрице полупроводника слои с квантовой, двумерной проводимостью (квантовые ямы) и δ–слои магнитных примесей на основе GaAs. Данные структуры могут послужить прототипом рабочей зоны спинового транзистора. Проведены исследования их транспортных свойств. Показано, что подвижность носителей заряда достигает 2000 см2/(Вс), что более чем на порядок превышает значения подвижности в существующих 2D ферромагнитных структурах. Данные структуры перспективны для спинтроники и целесообразно их дальнейшее исследование. Определена величина спиновой поляризации в ферромагнитном полупроводнике (Ga,Mn)As и квантовых ямах (Ga,Mn)As/AlAs и GaAs/MnAs на его основе. Полученное значение поляризации в насыщении достигает 26 %. Показано, что наиболее эффективным методом исследования спиновой поляризации носителей в разбавленных магнитных полупроводниках как объемных, так и двумерных является фотолюминесценция горячих электронов. Установлено, что ферромагнетизм в Ga,MnAs описывается в рамках перколяционной модели.
  Исследованы технологические параметры и выявлены условия, отвечающие максимальной спиновой инжекции носителей в полупроводник. Проведена оценка длины спиновой диффузии. Разработана технология получения трехслойных структур типа дискретный сплав (ДС)–нормальный полупроводник–ДС для систем типа Mn/GaAs и Mn/GaSb, которые могу послужить прообразом рабочих элементов для энергонезависимой памяти с произвольным доступом, основанной на магнитных полупроводниковых системах. Оптимизирована технология изготовления ферромагнитных полупроводниковых двухфазных систем на основе оксидов с 3d – переходными металлами по результатам изучения структурных характеристик и формы нахождения примесей в пленках ферромагнитных полупроводниковых оксидов.
В качестве наиболее перспективных определены технологии получения двухфазных магнитных полупроводников и дискретных сплавов на основе полупроводников типа А3В5 с дальнейшим переходом на кремниевые материалы и технология получения квантовых ям с дельта-легированием Mn. Они перспективны при создании ферромагнитных контактов для элементов энергонезависимой памяти с произвольным доступом, основанной на магнитных полупроводниковых системах, и для создания рабочей зоны спиновых транзисторов.
Выполненная научно-исследовательская работа служит основой разработки Технического задания на ОКР по созданию материалов для спинтронных устройств. Проведение опытно-конструкторских разработок предполагается на базе Технопарка «Курчатовский» и ФГУП ГНЦ «Гиредмет».