Физика

Сотрудники НОШ МГУ «Фотоника» предложили механизм сверхбыстрого переключения поляризации для фотолюминесценции в гибридных полупроводниковых системах. Результаты работы открывают возможность эффективного и быстрого управления спиновой поляризацией и поляризацией фотолюминесценции, что в перспективе может способствовать созданию новых быстродействующих устройств с низким энергопотреблением и тепловыделением. Исследование представляет значительный интерес для такой области физики твердого тела, как спинтроника и, в частности, для применения при создании спиновых лазеров. Результаты работы опубликованы в журнале Physica E: Low dimensional systems and nanostructures.

Спиновая транспортная электроника (спинтроника) – одна из самых молодых областей физики, задача которой состоит в поиске фундаментальных решений для создания быстродействующих устройств с низким энергопотреблением и тепловыделением.

Учёные МГУ совместно с коллегами из России (ФТИ им. А.Ф. Иоффе и ФИАН) и Финляндии (Университет города Лаппеенранта) предложили теоретическую модель, позволяющую описать возникновение динамической спиновой поляризации в гибридной полупроводниковой структуре квантовая яма – коррелированное примесное состояние и предложили механизм сверхбыстрого переключения поляризации фотолюминесценции, основанный на модуляции прозрачности туннельного барьера между квантовой ямой и примесным состоянием в результате приложения внешнего напряжения.

Предложенный механизм можно рассматривать в качестве одного из альтернативных методов для модуляции спиновой поляризации носителей для спиновых лазеров вместо традиционной импульсной оптической пикосекундной спиновой инжекции.

«Наиболее важным результатом наших исследований является предсказание механизма сверхбыстрого переключения поляризации фотолюминесценции за счет контроля положения отщепленных от зоны проводимости уровней энергии, возникающих в запрещенной зоне квантовой ямы в результате взаимодействия с примесным состоянием. Эффект достигается за счет того, что положение отщепленных уровней энергии, на каждом из которых могут быть локализованы электроны только с определенной проекцией спина, определяется величиной туннельной связи между квантовой ямой и примесным состоянием. При этом величину туннельной связи, а следовательно и положение отщепленных уровней энергии, можно быстро и эффективно варьировать, прикладывая напряжение смещения к туннельному барьеру», – рассказал доцент физического факультета МГУ Владимир Манцевич.

Перспективными материалами для проведения экспериментальных исследований являются легированные магнитными примесями нанопластины со структурой ядро-оболочка или полупроводниковые гетероструктуры на основе квантовых ям.