Propriedades de spintrônica do gás de elétrons e dinâmica do íon Mn em nano estruturas semicondutoras magnéticas

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2006

RESUMO

Esta tese apresenta um estudo teórico das propriedades de spintrônica do gás de elétrons em nano estruturas semicondutoras magnéticas obtidas a partir de semicondutores magnéticos diluídos (III, Mn)V e (II, Mn)VI da dinâmica do íon Mn na presença de um background de 2DEG (Gás de elétrons bi-dimensional). Primeiramente, realizamos cálculos para a determinação de quantidades físicas tais como tempo de relaxação spin-flip, flip τ , entre os elétrons s-p e os elétrons 3d dos momentos magnéticos do Mn localizados no poço quântico, o qual é muito importante para o processamento de informação em dispositivos com base no spin dos portadores de carga. Para poços quânticos tais como Cd0,81Mn0,19Te com largura do poço de 86 Å, mostrou-se que flip τ ~1 ps, o que está de acordo com resultados experimentais para essas estruturas. Este tempo de relaxação corresponde a um comprimento de difusão do spin de 30 nm para Cd0,81Mn0,19Te. Além disso, os resultados teóricos predizem que flip τ dos elétrons diminui com o aumento da fração molar de Mn, também de acordo com os experimentos, confirmando o papel predominante do espalhamento de troca elétron-Mn (espalhamento elétron-magnon) como o principal canal de relaxação para o spin do elétron. Esses resultados indicam também que flip τ decresce com o decréscimo da largura do poço quântico de acordo com os dados experimentais. Em segundo lugar, discutiu-se um modelo de transferência de energia do sistema de íons Mn na presença de um background de 2DEG a partir de foto cargas, o que nos permitiu obter uma boa descrição quantitativa em comparação com os dados experimentais. Determinou-se a razão de relaxação Korringa 1/T1 de íons Mn neste 2DEG em heteroestruturas CdMnTe/CdMgTe e encontrou-se que para pequenas concentrações de íons de Mn, o tempo de relaxação pode ser encontrado no intervalo 10-7 - 10-6 s. Cálculos da taxa de relaxação Korringa 1/T1 em campos magnéticos altos foram também realizados. Os resultados mostraram que 1/T1 varia com Lz -2, sendo Lz a largura do poço quântico, podendo ser aumentada com a diminuição de Lz. Devido à presença dos níveis de Landau e do gap de mobilidade spin-flip, T1 -1 − oscila com o campo magnético lembrando as oscilações da resistividade diagonal de Hall ρ xx . Esses cálculos oferecem um método de se investigar a dinâmica do íon Mn em um 2DEG e nos dá novas informações sobre o parâmetro de troca bem como informações sobre o próprio 2DEG. Em terceiro lugar, foram realizados cálculos da magneto condutividade transversa xx σ tanto para um poço quântico quasi-bi-dimensional quanto para um fio quântico, na presença de um campo magnético normal à barreira do poço, considerandose a interação elétron-magnon em nano estruturas magnéticas de Ga1-xMnxAs. Os resultados mostraram um comportamento oscilatório de xx σ quando o campo magnético é variado e que σxx, decresce gradativamente nessas estruturas com o aumento do campo magnético.

ASSUNTO(S)

fisica semicondutores magnon nano estrutura nanostructures materiais nanoestruturados spintrônica elétrons spintronic

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