Tröndle, D: Spinninjektion aus (Zn, Mn) Se in GaAs

Der quantenmechanische Freiheitsgrad Spin und seine Ausnutzung für die Informationsverarbeitung steht in der letzten Dekade an einer prominenten Stelle der Forschung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Erzeugung, der Injektion und der Relaxation von Spinpopulationen in Halbleiter-Nanostrukturen. Zur Präparation eines spinpolarisierten Ensembles von Ladungsträgern dient der verdünnte magnetische Halbleiter (Zn,Mn)Se mit seiner riesigen exzitonischen Zeeman-Aufspaltung von bis zu 100 meV in starken Magnetfeldern. In ausführlichen Messungen wurden die Eigenschaften von (Zn,Mn)Se in Abhängigkeit des Mangangehalts untersucht und die ideale Komposition für Spininjektionsexperimente ermittelt.
Für die Spininjektion werden Ladungsträger entweder optisch im (Zn,Mn)Se erzeugt oder über ein elektrisches Feld durch die magnetische Schicht transportiert und relaxieren anschliessend in GaAs-Quantenfilme. Aus dem zirkularen Polarisationsgrad der Lumineszenz des Quantenfilms wird auf die Spininjektionseffizienz geschlossen. Die beobachteten Verluste der Spinpolarisation werden durch einen effizienten Mechanismus zur Spinrelaxation durch Elektron-Loch-Austauschwechselwirkung erklärt, der bei der energetischen Relaxation unter Emission von LO-Phononen im Quantenfilm wirkt.