Взаимодействие магнитных слоев и поляризация спинов электронов в четырехслойных структурах из ферромагнитного и немагнитного полупроводников

Анотація

Для полупроводниковых структур с двумя ферромагнитными барьерами и немагнитными слоями, являющимися потенциальными ямами для электронов, рассмотрены электронный энергетический спектр, энергия обменного взаимодействия магнитных слоев Еm и относительная поляризация спинов электронов b. На примере структур EuS/PbS (001) показано, что в случае статистики Ферми Е_m является знакопеременной осциллирующей функцией ширины потенциальной ямы а между барьерами, причем при увеличении концентрации электронов в ямах n₀ и толщины немагнитного подслоя d между барьером и подложкой экстремумы Е_m смещаются в сторону меньших а и их амплитуды быстро возрастают. При понижении температуры от точки Кюри в зависимости от а, n₀ и d энергия Е_m может монотонно (или немонотонно) возрастать (по модулю) либо изменять знак с положительного на отрицательный, либо дважды менять знак. Поляризация b уменьшается при увеличении а, n₀ и d, совершая резкие скачки при изменении знака Е_m. Для статистики Больцмана возможна только ферромагнитная ориентация намагниченностей барьеров (Е_m< 0).