Ferromagnetismus in dünnen verspannten III-V-Halbleiterschichtsystemen

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In diesem Projekt sollen mit Niedertemperatur-Molekularstrahlepitaxie ferromagnetische Hetero-Schichtsysteme mit sehr dünnen Schichten aus Mangan-haltigen III-V-Verbindungshalbleitern auf (OOl)GaAs-Substrat hergestellt und untersucht werden. Beispielsweise in InGaMnAs Legierungsschichten mit Dicken von nur wenigen Nanometera sollen die elastische Verspannung und Quanten-Konfinementeffekte zur gezielten Kontrolle ihres ferromagnetischen Verhaltens genutzt werden. Die komplexe Valenzbandstruktur wird so maßgeschneidert, dass eine starke ferromagnetische Kopplung der magnetischen Mn-Momente durch p-d Austausch-Wechselwirkung mit dem in der Schicht lokalisierten, hochentarteten, und stark anisotropen 2D-Löchergas erreicht wird. Die energetische Aufspaltung der schwer- und leichtlochartigen Valenzbandzustände, die Spinaufspaltung und die vernehmliche Besetzung nur eines Lochtyps bewirkt nach dem Zenermodell die magnetische Anisotropie, die möglicherweise mit ferroelektrisehen Schichten und Gateelektroden über die variierte Löcherdichte reversibel gesteuert werden kann. Dies ermöglicht Spintronik-Strukturen mit neuartiger Funktionalität im Magnetotransport. Neben der Optimierung der strukturellen Qualität der Schichtsysteme werden magnetische, elektrische und optische Untersuchungen durchgeführt.