RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 12, 2025
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2025

 / 

Май

←  →

Приборы и методы исследований


Магнитоуправляемый спиновый светоизлучающий диод

† , ‡ , § , * , # , ° , & ,  ,  
Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, просп. Гагарина 23, Нижний Новгород, 603950, Российская Федерация

Рассмотрены фундаментальные физические принципы, лежащие в основе работы базовых элементов спинтроники: эффект гигантского магнетосопротивления, инжекция спин-поляризованных носителей заряда из намагниченного ферромагнитного электрода, излучательная рекомбинация в полупроводниках с участием спин-поляризованных носителей. Сформирована и исследована интегральная структура на основе GaAs (магниторезистивный спиновый светоизлучающий диод), в которой реализованы все вышеперечисленные явления. С точки зрения электрической схемы рассмотренный прибор представлял собой последовательно соединённые магниторезистивный элемент и светоизлучающий диод на основе системы металл/туннельно-тонкий диэлектрик/полупроводник. Показано, что магнитное поле, направленное в плоскости слоёв, изменяет состояние магниторезистивного элемента (высокое или низкое сопротивление) и тем самым позволяет управлять интенсивностью электролюминесценции. Магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости слоёв, обеспечивает намагничивание магнитного контакта светоизлучающего диода и спиновую инжекцию, сопровождающуюся испусканием циркулярно поляризованного света. В результате сформирован прибор, который может находиться в четырёх устойчивых магнитных состояниях (высокая—низкая интенсивность, "положительная"—"отрицательная" циркулярная поляризация). Подобная структура может выступить в качестве основы для элементов магнитной записи и передачи информации, в которых четыре устойчивых состояния формируют четверичную логику вместо бинарной.

Текст pdf (516 Кб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2025.03.039886
Ключевые слова: спинтроника, спиновая инжекция, спиновый транспорт, магнитоуправляемый светодиод, спиновый светоизлучающий диод, магниторезистивный элемент
PACS: 85.70.Sq
DOI: 10.3367/UFNr.2025.03.039886
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2025/5/d/
001524725300003
2-s2.0-105009283854
2025PhyU...68..512D
Цитата: Дорохин М В, Ведь М В, Дёмина П Б, Кузнецов Ю М, Кудрин А В, Здоровейщев А В, Здоровейщев Д А, Байдусь Н В, Калентьева И Л "Магнитоуправляемый спиновый светоизлучающий диод" УФН 195 543–556 (2025)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 3 сентября 2024, доработана: 22 января 2025, 17 марта 2025

English citation: Dorokhin M V, Ved’ M V, Demina P B, Kuznetsov Yu M, Kudrin A V, Zdoroveyshchev A V, Zdoroveyshchev D A, Baidus N V, Kalentyeva I L “Magnetically controlled spin light-emitting diode” Phys. Usp. 68 512–524 (2025); DOI: 10.3367/UFNe.2025.03.039886

Список литературы (53) ↓ Похожие статьи (3)

  1. Žutić I, Fabian J, Das Sarma S Rev. Mod. Phys. 76 323 (2004)
  2. Захарченя Б П, Майер Ф (Ред.) Оптическая ориентация (Л.: Наука, 1989); Meier F, Zakharchenya B P (Eds) Optical Orientation (Modern Problems in Condensed Matter Sciences) Vol. 8 (Amsterdam: North-Holland, 1984)
  3. Holub M, Bhattacharya P J. Phys. D 40 R179 (2007)
  4. Sinova J et al Rev. Mod. Phys. 87 1213 (2015)
  5. Nagaosa N et al Rev. Mod. Phys. 82 1539 (2010)
  6. Kudrin A V et al Phys. Rev. B 90 024415 (2014)
  7. Datta S Nat. Electron. 1 604 (2018)
  8. Sato S, Tanaka M, Nakane R Phys. Rev. B 102 035305 (2020)
  9. Islam Md E, Hayashida K, Akabori M AIP Advances 9 115215 (2019)
  10. Dyakonov M I cond-mat/0401369; Dyakonov M I Future Trends in Microelectronics: the Nano, the Giga, and the Ultra (Eds S Luryi, J Xu, A Zaslavsky) (Hoboken, NJ: Wiley, 2004) p. 157
  11. Awschalom D D, Flatté M E Nature Phys. 3 153 (2007)
  12. Yadav M K et al Mater. Sci. Eng. B 303 117293 (2024)
  13. Maekawa S (Ed.) Concepts in Spin Electronics (Ser. on Semiconductor Science and Technology) Vol. 13 (Oxford: Oxford Univ. Press, 2006)
  14. Аронов А Г, Пикус Г Е Физика и техника полупроводников 10 1177 (1976); Aronov A G, Pikus G E Sov. Phys. Semicond. 10 698 (1976)
  15. Young D K et al Semicond. Sci. Technol. 17 275 (2002)
  16. Crooker S A et al Science 309 2191 (2005)
  17. Юрьев Ю В Световые волны и фотоны (М.: МФТИ, 2010)
  18. Salis G et al Appl. Phys. Lett. 87 262503 (2005)
  19. Lampel G Phys. Rev. Lett. 20 491 (1968)
  20. Fiederling R et al Nature 402 787 (1999)
  21. Ohno Y et al Nature 402 790 (1999)
  22. Ennen I et al Sensors 16 904 (2016)
  23. Dagotto E Nanoscale Phase Separation and Colossal Magnetoresistance: the Physics of Manganites and Related Compounds (Springer Ser. in Solid-State Sciences) Vol. 136 (Berlin: Springer-Verlag, 2003)
  24. Tian Y, Yan S Sci. China Phys. Mech. Astron. 56 2 (2013)
  25. Edwards D M, Mathon J, Muniz R B IEEE Trans. Magn. 27 3548 (1991)
  26. Mathon J Contemp. Phys. 32 143 (1991)
  27. Sato H et al Superlatt. Microstruct. 4 45 (1988)
  28. Baibich M N et al Phys. Rev. Lett. 61 2472 (1988)
  29. Binasch G et al Phys. Rev. B 39 4828 (1989)
  30. Bruno P Phys. Rev. B 49 13231 (1994)
  31. Миляев М А, Наумова Л И, Устинов В В Физика металлов и металловедение 119 1224 (2018); Milyaev M A, Naumova L I, Ustinov V V Phys. Met. Metallogr. 119 1162 (2018)
  32. Sharko S A et al J. Alloys Compd. 846 156474 (2020)
  33. Chung K H, Kim S N, Lim S H Thin Solid Films 650 44 (2018)
  34. Hanbicki A T et al Appl. Phys. Lett. 80 1240 (2002)
  35. Oh E et al J. Appl. Phys. 106 043515 (2009)
  36. Liang S H et al Phys. Rev. B 90 085310 (2014)
  37. Baidus N V et al Appl. Phys. Lett. 89 181118 (2006)
  38. Mustaqeem M et al Adv. Funct. Mater. 33 2213587 (2023)
  39. Appelbaum I et al Appl. Phys. Lett. 83 4571 (2003)
  40. Saha D, Basu D, Bhattacharya P Appl. Phys. Lett. 93 194104 (2008)
  41. Кудрин А В и др Письма в Журн. технической физики 37 (24) 57 (2011); Kudrin A V et al Tech. Phys. Lett. 37 1168 (2011)
  42. Sun D et al Appl. Phys. Lett. 103 042411 (2013)
  43. Sun D et al SPIN 4 1450002 (2014)
  44. Takeshi M "Magnetic-infrared-emitting diode" Patent US-4450460-A (2008)
  45. Xuan R et al "Light emitting device within magnetic field" Patent WO2009089739A1 (2009)
  46. Tae L W et al "Semiconductor light-emitting device" Patent US-10636940-B2 (2015)
  47. Dorokhin M V et al Ann. Physik 536 2300480 (2024)
  48. De Souza J P, Danilov I, Boudinov H Appl. Phys. Lett. 68 535 (1996)
  49. Ved M et al Appl. Phys. Lett. 118 092402 (2021)
  50. Livingstone A W, Turvey K, Allen J W Solid-State Electron. 16 351 (1973)
  51. Card H C, Rhoderick E H Solid-State Electron. 16 365 (1973)
  52. Card H C, Smith B L J. Appl. Phys. 42 5863 (1971)
  53. Дорохин М В и др Поверхность. Рентген., синхрон. и нейтрон. исслед. (5) 34 (2010); Dorokhin M V et al J. Surf. Investig. 4 390 (2010)
© Успехи физических наук, 1918–2025
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение