Mn掺杂半导体异质结构中铁磁性的电控制

我们在自洽格林函数方法框架内，研究了包含GaMnAs层的窄半导体多量子阱结构中隧穿输运与载流子介导铁磁性之间的相互作用，并在现象学基础上考虑了Mn掺杂区域的无序性和异质界面处的不期望的自旋翻转。我们发现，GaMnAs层中的磁化强度可以通过外部电偏压进行控制。其潜在机制被识别为自旋选择性空穴隧穿进出Mn掺杂量子阱，其中施加的偏压决定了这些层中的空穴布居和自旋极化。我们特别预测，在共振附近，Mn掺杂量子阱中的铁磁序被破坏。磁性和输运性质的相互作用与结构设计相结合，可能导致若干相互关联的物理现象，例如动态自旋滤波、单个磁性层中磁化强度的电控制，以及在特定偏压条件下，自持电流和磁化强度振荡（磁多稳态）。讨论了与近期实验结果的相关性。