Модифицирование границы раздела металл/полупроводник в спиновых светоизлучающих диодах СoPt/(In)GaAs / Дёмина П.Б., Дорохин М.В., Здоровейщев А.В., Ведь М.В., Кудрин А.В., Буданов А.В., Власов Ю.Н., Котов Г.И., Крюков Р.Н., Вихрова О.В.

Создание неравновесной спиновой поляризации носителей заряда в полупроводниковыхматериалах является одним из основополагающих принципов полупроводниковой спинтроники [1].Известно, что одним из важнейших параметров, влияющих на степень инжекции спинполяризованных носителей заряда из ферромагнитного металлического электрода вполупроводниковую гетероструктуру, является качество границы раздела, которое должнообеспечивать минимальное спиновое рассеяние. В процессе формирования диодной структуры принанесении металла на поверхность полупроводника туннельно-тонкая прослойка диэлектрикапозволяет существенно снизить количество дефектов на границе раздела. Кроме того, такаяпрослойка изменяет механизм протекания носителей на границе раздела с дрейфово-диффузионногона туннельный [2], что позволяет решить проблему рассогласования проводимостей в системеметалл/полупроводник.В настоящей работе приведены результаты исследования спиновой инжекции в спиновыхсветоизлучающих диодах (ССИД) с контактом СoPt/туннельно-тонкий оксид/ (In)GaAs. Выполненоварьирование свойств гетерограниц за счёт использования различных оксидов: Al2O3:MgO (поликор),Al2O3:Ti (сапфир), HfO2, стабилизированный ZrO2-Y2O3, MgO, термический TiO2. Кроме того, былипроведены дополнительные обработки поверхности перед нанесением оксидов, в том числе отжиг впарах селена (с образованием на поверхности Ga2Se3) и отжиг в кислородной плазме.В качестве метода определения эффективности инжекции спин-поляризованных носителейиспользовалось измерение магнитополевой зависимости степени циркулярной поляризацииэлектролюминесценции диодов (PEL) в диапазоне температур от 15 до 300К. При всех прочих равныхусловиях, максимальное значение PEL получено для стабилизированного ZrO2. Такой эффект,вероятно, обусловлен снижением спинового рассеяния за счет получения более качественнойграницы раздела оксид/полупроводник благодаря лучшему совмещению решетки GaAs с кубическойрешеткой стабилизированного ZrO2. Аналогично достаточно высокая степень поляризации излучениядостигается при использовании оксида магния, но такие диоды обладают низкой стабильностью ибыстрой деградируют с течением времени. Вероятно, это обусловлено высокой гигроскопичностьюMgO. Эффект значительного повышения PEL также даёт обработка поверхности диода в кислороднойплазме перед нанесением Al2O3. Наблюдаемое повышение РEL после отжига в парах селена связано с уменьшением скорости спиновой релаксации при инжекции через гетерограницуCoPt/Al2O3/Ga2Se3/GaAs по сравнению с CoPt/Al2O3/GaAs, что обусловлено пассивациейповерхностных состояний образовавшимся слоем Ga2Se3. Отметим, что наибольшая стабильностьдиодов и широкий интервал рабочих токов были характерны для случая прослойки из TiO2.