Přednášející: Jan Mašek (Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.)
Místo: Přednáškový sál FZÚ, Cukrovarnická 10, Praha 6
Jazyk: česky
Pořadatelé:
FZÚ AV ČR
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.
[1] J. Mašek, J. Kudrnovský, F. Máca, B. L. Gallagher, D. H. Gregory, T. Jungwirth, Dilute moment n-type ferromagnetic semiconductor Li(Zn,Mn)As, Phys. Rev. Lett. 98, 067202 (2007).
[2] T. Jungwirth, V. Novák, X. Martí, M. Cukr, F. Máca, A. B. Shick, J. Mašek, P. Horodyská, P. Němec, V. Holý, J. Zemek, P. Kužel, I. Němec, B. L. Gallagher, R. P. Campion, C. T. Foxon, J. Wunderlich, Demonstration of molecular beam epitaxy and a semiconductor band structure for I-Mn-V compounds, Phys. Rev. B 83, 035321 (2011).
[3] F. Máca, J. Mašek, O. Stelmakhovych, X. Marti, K. Uhlířová, P. Beran, H. Reichlová, P. Wadley, V. Novák, T. Jungwirth, CuMn-V compounds: a transition from semimetal low-temperature to semiconductor high-temperature antiferromagnets, arXiv:1102.537 .
Copyright © 2008-2010, Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
