MBE-Wachstum von ZnMnSe zur Spininjektion in GaAs/AlGaAs-Heterostrukturen

Elektronische Bauteile basieren seit langem auf der Verschiebung elektrischer Ladungen. Das junge Forschungsgebiet der Spinelektronik such nach Wegen, durch Ausnutzung des quantisierten magnetischen Moments der Ladungsträger, ihres Spins, neue Freiheitsgrade und Funktionen zu erschließen. Halbleiterheterostrukturen stellen geeignete Modellsysteme dar, um grundlegende Fragestellungen der Spinelektronik zu erforschen. Besonders reizvoll ist die Verbindung von magnetischen Halbleitern als Quelle spinpolarisierter Ströme mit niederdimensionalen Elektronensystemen, die höchste Ladungsträgerbeweglichkeiten aufweisen. Diese Arbeit gewährt Einblicke in die Entwicklung von Halbleiterheterostrukturen zur elektrischen Injektion spinpolarisierter Elektronen in ein zweidimensionales Elektronengas (2DEG) und stellt ein theoretisches Konzept vor, das den Nachweis der Spininjektion auf der Grundlage der den niederdimensionalen Systemen eigenen Quanteneffekte erbringt. Der Band behandelt erstmals die vielversprechende Kombination von GaAS/AIGaAs-2DEG-Mehrschichtsystemen höchster kristalliner Güte mit Kontakten aus semimagnetischem ZnMnSe, das eine nahezu vollständige Polarisation der Elektronenspins ermöglicht. Die hier gezeigten Messungen des quantisierten Transports sind ein Novum in diesem Materialsystem. Der Leser erfährt, wie sich mit optimierten Methoden des Kristallwachstum und der Grenzflächenpräparation in der Molekularstrahlepitaxie ein deutlicher Anstieg der Elektronenbeweglichkeit in der GaAS/AIGaAs-2DEG-Heterostruktur und eine geeignete energetische Leitungsbandanpassung am heteropolaren Übergang von ZnMnSe zu Ga(AI)As erreichen lässt.