Ballistic spin filtering across the ferromagnetic-semiconductor interface

Abstract

The ballistic spin-filter effect from a ferromagnetic metal into a semiconductor has theoretically been studied with an intention of detecting the spin polarizability of density of states in FM layer at a higher energy level. The physical model for the ballistic spin filtering across the interface between ferromagnetic metals and semiconductor superlattice is developed by exciting the spin polarized electrons into n-type AlAs/GaAs superlattice layer at a much higher energy level and then ballistically tunneling through the barrier into the ferromagnetic film. Since both the helicity-modulated and static photocurrent responses are experimentally measurable quantities, the physical quantity of interest, the relative asymmetry of spin-polarized tunneling conductance, could be extracted experimentally in a more straightforward way, as compared with previous models. The present physical model serves guidance for studying spin detection with advanced performance in the future.

Ефект балiстичного спiнового фiльтрування з феромагнiтного металу в напiвпровiдник теоретично дослiджено з намiром виявлення спiнової поляризованостi густини станiв у феромагнiтному шарi при вищому енергетичному рiвнi. Розвинуто фiзичну модель для балiстичного спiнового фiльтрування через мiжфазову границю мiж феромагнiтними металами i напiвпровдниковою суперграткою, в основi якої є збудження спiнополяризаваних електронiв у шарi AlAs/GaAs супергратки n-типу при набагато вищому енер-гетичному рiвнi з подальшим балiстичним тунелюванням через бар’єр у феромагнiтну плiвку. Оскiльки обидва спiрально-модульований i статичний фотовiдгуки є експериментально вимiрювальними величинами, фiзична величина, яка нас цiкавить, вiдносна асиметрiя спiнополяризованої тунельної провiдностi, могла б бути виокремлена експериментально в бiльш прямий спосiб порiвняно з попереднiми моделями. Дана фiзична модель зорiєнтована на вивчення спiнового детектування з високою продуктивнiстю в майбутньому.