Injektion spinpolarisierter Elektronen durch semimagnetische Kontaktschichten

• Antragsteller: Professor Dr. Werner Wegscheider
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2002 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5466330

In diesem Teilprojekt sollen verdünnte magnetische Halbleiter auf ZnMnSe-Basis auf Al-GaAs/GaAs-Heterostrukturen aufgewachsen werden. Die ZnMnSe-Schichten dienen aufgrund ihrer großen Zeeman-Aufspaltung in einem Magnetfeld als Spinausrichter ('spin aligner') und lassen damit die bevorzugte Injektion von Elektronen einer Spinorientierung in die nichtmagnetischen AlGaAs/ GaAs-Heterostrukturen zu. Handelt es sich bei letzteren um zweidimensionale Elektronensysteme, so sollte sich in hohen senkrechten Magnetfeldern und bei genügend tiefen Temperaturen (Spinaufspaltung nachweisbar) der Spinpolarisationsgrad aus dem Wert des Quanten-Hall-Plateaus bzw. der Position der Shubnikovde Haas Minima bestimmen lassen. Zu diesem Zweck ist es notwendig Hall-Strukturen zu entwerfen und herzustellen, die über konventionelle, nichtmagnetische Kontakte die Bestimmung der Elektronendichte im zweidimensionalen Elektronensystem zulassen, während am identischen Probenmaterial die Kontaktierung der Randkanäle im Bereich des Quanten-Hall-Effekts durch die ZnMnSe Kontakte von der Spinorientierung, d.h. der Ausrichtung der Spins im ZnMnSe und in den Randkanälen, abhängig wird. Diese Magnetotransportuntersuchungen erfordern neben hochqualitativen zweidimensionalen Elektronensystemen die Herstellung (spin-)streuarmer Grenzflächen. Dies soll zum einen durch die Verwendung von AlGaAs/GaAs Heterostrukturen mit As-capping erfolgen und zum anderen durch das Wachstum in-situ gespaltener Heterostrukturen erzielt werden. Darüber hinaus ist es notwendig, Hall-Geometrien zu strukturieren und insbesondere zu gewährleisten, dass die ZnMnSe-Schichten nur auf gewissen Kontaktbereichen vorliegen. Diese Anforderungen sollen durch Entwicklung einer entsprechenden Reinraumtechnologie unter Verwendung mikrostrukturierter Schattenmasken bzw. selektiver Ätzverfahren erfüllt werden. In weiterführenden Experimenten soll mit diesen Techniken auch die Transmission spinpolarisierter Ströme durch Punktkontakte im zweidimensionalen Elektronengas realisiert werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 370: Ferromagnet-Halbleiter-Nanostrukturen: Transport, magnetische und elektronische Eigenschaften
• Beteiligte Person: Professor Dr. Dieter Weiss