Fyzikální ústav AV ČR zve na ústavní seminář Antiferromagnetické polovodiče I-Mn-V: nová rodina materiálů pro spintroniku ve středu 11. května 2011 v 15:00 hod. v přednáškovém sále Fyzikálního ústavu Akademie věd v Cukrovarnické.
Program:
Jan Mašek, CSc.
Manipulace se spinem elektronů a s magnetickými momenty atomů otevírá nové možnosti pro
ukládání a zpracování informace na mikroskopické úrovni. Na rozdíl od magnetických kovů, které jsou
základem již používaných spintronických zařízení, magnetické polovodiče umožňují ovládat vlastnosti
materiálu magnetickým i elektrickým polem. Dosavadní výzkum se soustřeďoval na tetraedrické
polovodiče (směsné krystaly typu (II,Mn)-VI a (III,Mn)-V), ve kterých je část kationtů nahrazena
atomy Mn (případně jiných přechodových kovů). Přes velmi intenzivní vyzkum v posledních letech
se však stále nedaří připravit aplikačně vhodné systémy fungující při pokojových teplotách. Náš
badatelský výzkum se proto orientuje na třídu příbuzných polovodičů typu I-II-V.
Provedli jsme důkladný teoretický rozbor elektronových a magnetických vlastností pro směsný
systém Li(Zn,Mn)As, který je analogem (Ga,Mn)As. Ab initio výpočty potvrzují intuitivní představu,
že díky stejné valenci Mn a Zn se mangan ochotně mísí při každé koncentraci. V případě nízkého
obsahu Mn a přiměřené hustotě volných nosičů, kontrolované nestechiometrií v Li podmřížce, jde
o ferromagnetické materiály s parametry podobnými (Ga,Mn)As. Limitní případ – krystal LiMnAs -
je ale výrazně odlišný, tetragonální krystal je při pokojových teplotách stabilním
antiferromagnetem. Zásadním výsledkem je, že navzdory těmto změnám je LiMnAs polovodičem se
zakázaným pásem srovnatelným s GaAs, a je tedy vhodným kandidátem pro spintronické aplikace.
Vzorky LiMnAs, úspěšně syntetizované metodou molekulární epitaxe, jsou v současnosti předmětem
intenzivního experimentálního studia ve FZÚ a na MFF UK, jehož první výsledky jsou v souladu
s teoretickou předpovědí.
Obdobnou elektronovou strukturu jsme teoreticky nalezli i pro další z látek typu I-Mn-V
(I = Li, Na, K, …, V = P, As, Sb, …), které nabízejí obdobnou škálu fyzikálních parametrů jako
rodiny polovodičů III-V nebo II-VI. V současnosti se na MFF UK podařilo přímou syntézou
připravit i další krystaly z této skupiny a výzkum v tomto směru může být významným
příspěvkem k novému směru spintroniky založenému na antiferromagnetických
systémech.
Jan Řídký,
Ředitel Fyzikálního ústavu AV ČR
27.4.2011
English
