Efficient nonlinear room-temperature spin injection from ferromagnets into semiconductors through a modified Schottky barrier

Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics

Volumn 70, Issue 20, 2004, Pages

  Osipov, V V ^a   Bratkovsky, A M ^a  

^a HEWLETT PACKARD LABORATORIES   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

FERROMAGNETIC MATERIAL;

ARTICLE; ELECTRIC CURRENT; ELECTRIC FIELD; ELECTRON; MAGNETISM; MATHEMATICAL ANALYSIS; POLARIZATION; ROOM TEMPERATURE; SEMICONDUCTOR;

EID: 42749105179     PISSN: 01631829     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1103/PhysRevB.70.205312     Document Type: Article

References (53)

1. S. A. Wolf, D. D. Awschalom, R. A. Buhrman, J. M. Daughton, S. von Molnar, M. L. Roukes, A. Y. Chtchelkanova, and D. M. Treger, Science 294, 1488 (2001); Semiconductor Spintronics and Quantum Computation, edited by D. D. Awschalom, D. Loss, and N. Samarth, (Springer, Berlin, 2002).
2. S. A. Wolf, D. D. Awschalom, R. A. Buhrman, J. M. Daughton, S. von Molnar, M. L. Roukes, A. Y. Chtchelkanova, and D. M. Treger, Science 294, 1488 (2001); Semiconductor Spintronics and Quantum Computation, edited by D. D. Awschalom, D. Loss, and N. Samarth, (Springer, Berlin, 2002).
3. S. Datta and B. Das, Appl. Phys. Lett. 56, 665 (1990); S. Gardelis, C. G. Smith, C. H. W. Barnes, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Phys. Rev. B 60, 7764 (1999).
4. S. Datta and B. Das, Appl. Phys. Lett. 56, 665 (1990); S. Gardelis, C. G. Smith, C. H. W. Barnes, E. H. Linfield, and D. A. Ritchie, Phys. Rev. B 60, 7764 (1999).
5. R. Sato and K. Mizushima, Appl. Phys. Lett. 79, 1157 (2001); X. Jiang, R. Wang, S. van Dijken, R. Shelby, R. Macfarlane, G. S. Solomon, J. Harris, and S. S. P. Parkin, Phys. Rev. Lett. 90, 256603 (2003).
6. R. Sato and K. Mizushima, Appl. Phys. Lett. 79, 1157 (2001); X. Jiang, R. Wang, S. van Dijken, R. Shelby, R. Macfarlane, G. S. Solomon, J. Harris, and S. S. P. Parkin, Phys. Rev. Lett. 90, 256603 (2003).
7. A. M. Bratkovsky and V. V. Osipov, Phys. Rev. Lett. 92, 098302 (2004); V. V. Osipov and A. M. Bratkovsky, Appl. Phys. Lett. 84, 2118 (2004).
8. A. M. Bratkovsky and V. V. Osipov, Phys. Rev. Lett. 92, 098302 (2004); V. V. Osipov and A. M. Bratkovsky, Appl. Phys. Lett. 84, 2118 (2004).
9. M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Etienne, G. Creuzet, A. Friederich, and J. Chazelas, Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988); A. E. Berkowitz, J. R. Mitchell, M. J. Carey, A. P. Young, S. Zhang, F. E. Spada, F. T. Parker, A. Hutten, and G. Thomas, ibid. 68, 3745 (1992); J. S. Moodera, L. R. Kinder, T. M. Wong, and R. Meservey, ibid. 74, 3273 (1995).
10. M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Etienne, G. Creuzet, A. Friederich, and J. Chazelas, Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988); A. E. Berkowitz, J. R. Mitchell, M. J. Carey, A. P. Young, S. Zhang, F. E. Spada, F. T. Parker, A. Hutten, and G. Thomas, ibid. 68, 3745 (1992); J. S. Moodera, L. R. Kinder, T. M. Wong, and R. Meservey, ibid. 74, 3273 (1995).
11. M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Etienne, G. Creuzet, A. Friederich, and J. Chazelas, Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988); A. E. Berkowitz, J. R. Mitchell, M. J. Carey, A. P. Young, S. Zhang, F. E. Spada, F. T. Parker, A. Hutten, and G. Thomas, ibid. 68, 3745 (1992); J. S. Moodera, L. R. Kinder, T. M. Wong, and R. Meservey, ibid. 74, 3273 (1995).
12. J. C. Slonczewski, Phys. Rev. B 39, 6995 (1989).
13. A. M. Bratkovsky, Phys. Rev. B 56, 2344 (1997).
14. V. V. Osipov, N. A. Viglin, and A. A. Samokhvalov, Phys. Lett. A 247, 353 (1998); Y. Ohno, D. K. Young, B. Beschoten, F. Matsukura, H. Ohno, and D. D. Awschalom, Nature (London) 402, 790 (1999); R. Fiederling, M. Keim, G. Reuscher, W. Ossau, G. Schmidt, A. Waag, and L. W. Molenkamp, ibid. 402, 787 (1999).
15. V. V. Osipov, N. A. Viglin, and A. A. Samokhvalov, Phys. Lett. A 247, 353 (1998); Y. Ohno, D. K. Young, B. Beschoten, F. Matsukura, H. Ohno, and D. D. Awschalom, Nature (London) 402, 790 (1999); R. Fiederling, M. Keim, G. Reuscher, W. Ossau, G. Schmidt, A. Waag, and L. W. Molenkamp, ibid. 402, 787 (1999).
16. V. V. Osipov, N. A. Viglin, and A. A. Samokhvalov, Phys. Lett. A 247, 353 (1998); Y. Ohno, D. K. Young, B. Beschoten, F. Matsukura, H. Ohno, and D. D. Awschalom, Nature (London) 402, 790 (1999); R. Fiederling, M. Keim, G. Reuscher, W. Ossau, G. Schmidt, A. Waag, and L. W. Molenkamp, ibid. 402, 787 (1999).
17. A. T. Hanbicki, B. T. Jonker, G. Itskos, G. Kioseoglou, and A. Petrou, Appl. Phys. Lett. 80, 1240 (2002); A. T. Hanbicki, O. M. J. van't Erve, R. Magno, G. Kioseoglou, C. H. Li, and B. T. Jonker, ibid. 82, 4092 (2003).
18. A. T. Hanbicki, B. T. Jonker, G. Itskos, G. Kioseoglou, and A. Petrou, Appl. Phys. Lett. 80, 1240 (2002); A. T. Hanbicki, O. M. J. van't Erve, R. Magno, G. Kioseoglou, C. H. Li, and B. T. Jonker, ibid. 82, 4092 (2003).
19. P. R. Hammar, B. R. Bennett, M. J. Yang, and M. Johnson, Phys. Rev. Lett. 83, 203 (1999); H. J. Zhu, M. Ramsteiner, H. Kostial, M. Wassermeier, H.-P. Schönherr, and K. H. Ploog, ibid. 87, 016601 (2001); W. Y. Lee, S. Gardelis, B.-C. Choi, Y. B. Xu, C. G. Smith, C. H. W. Barnes, D. A. Ritchie, E. H. Linfield, and J. A. C. Bland, J. Appl. Phys. 85, 6682 (1999); T. Manago and H. Akinaga, Appl. Phys. Lett. 81, 694 (2002); A. F. Motsnyi, J. De Boeck, J. Das, W. Van Roy, G. Borghs, E. Goovaerts, and V. I. Safarov, ibid. 81, 265 (2002); H. Ohno, K. Yoh, K. Sueoka, K. Mukasa, A. Kawaharazuka, and M. E. Ramsteiner, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 42, L1 (2003).
20. P. R. Hammar, B. R. Bennett, M. J. Yang, and M. Johnson, Phys. Rev. Lett. 83, 203 (1999); H. J. Zhu, M. Ramsteiner, H. Kostial, M. Wassermeier, H.-P. Schönherr, and K. H. Ploog, ibid. 87, 016601 (2001); W. Y. Lee, S. Gardelis, B.-C. Choi, Y. B. Xu, C. G. Smith, C. H. W. Barnes, D. A. Ritchie, E. H. Linfield, and J. A. C. Bland, J. Appl. Phys. 85, 6682 (1999); T. Manago and H. Akinaga, Appl. Phys. Lett. 81, 694 (2002); A. F. Motsnyi, J. De Boeck, J. Das, W. Van Roy, G. Borghs, E. Goovaerts, and V. I. Safarov, ibid. 81, 265 (2002); H. Ohno, K. Yoh, K. Sueoka, K. Mukasa, A. Kawaharazuka, and M. E. Ramsteiner, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 42, L1 (2003).
21. P. R. Hammar, B. R. Bennett, M. J. Yang, and M. Johnson, Phys. Rev. Lett. 83, 203 (1999); H. J. Zhu, M. Ramsteiner, H. Kostial, M. Wassermeier, H.-P. Schönherr, and K. H. Ploog, ibid. 87, 016601 (2001); W. Y. Lee, S. Gardelis, B.-C. Choi, Y. B. Xu, C. G. Smith, C. H. W. Barnes, D. A. Ritchie, E. H. Linfield, and J. A. C. Bland, J. Appl. Phys. 85, 6682 (1999); T. Manago and H. Akinaga, Appl. Phys. Lett. 81, 694 (2002); A. F. Motsnyi, J. De Boeck, J. Das, W. Van Roy, G. Borghs, E. Goovaerts, and V. I. Safarov, ibid. 81, 265 (2002); H. Ohno, K. Yoh, K. Sueoka, K. Mukasa, A. Kawaharazuka, and M. E. Ramsteiner, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 42, L1 (2003).
22. P. R. Hammar, B. R. Bennett, M. J. Yang, and M. Johnson, Phys. Rev. Lett. 83, 203 (1999); H. J. Zhu, M. Ramsteiner, H. Kostial, M. Wassermeier, H.-P. Schönherr, and K. H. Ploog, ibid. 87, 016601 (2001); W. Y. Lee, S. Gardelis, B.-C. Choi, Y. B. Xu, C. G. Smith, C. H. W. Barnes, D. A. Ritchie, E. H. Linfield, and J. A. C. Bland, J. Appl. Phys. 85, 6682 (1999); T. Manago and H. Akinaga, Appl. Phys. Lett. 81, 694 (2002); A. F. Motsnyi, J. De Boeck, J. Das, W. Van Roy, G. Borghs, E. Goovaerts, and V. I. Safarov, ibid. 81, 265 (2002); H. Ohno, K. Yoh, K. Sueoka, K. Mukasa, A. Kawaharazuka, and M. E. Ramsteiner, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 42, L1 (2003).
23. P. R. Hammar, B. R. Bennett, M. J. Yang, and M. Johnson, Phys. Rev. Lett. 83, 203 (1999); H. J. Zhu, M. Ramsteiner, H. Kostial, M. Wassermeier, H.-P. Schönherr, and K. H. Ploog, ibid. 87, 016601 (2001); W. Y. Lee, S. Gardelis, B.-C. Choi, Y. B. Xu, C. G. Smith, C. H. W. Barnes, D. A. Ritchie, E. H. Linfield, and J. A. C. Bland, J. Appl. Phys. 85, 6682 (1999); T. Manago and H. Akinaga, Appl. Phys. Lett. 81, 694 (2002); A. F. Motsnyi, J. De Boeck, J. Das, W. Van Roy, G. Borghs, E. Goovaerts, and V. I. Safarov, ibid. 81, 265 (2002); H. Ohno, K. Yoh, K. Sueoka, K. Mukasa, A. Kawaharazuka, and M. E. Ramsteiner, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 42, L1 (2003).
24. P. R. Hammar, B. R. Bennett, M. J. Yang, and M. Johnson, Phys. Rev. Lett. 83, 203 (1999); H. J. Zhu, M. Ramsteiner, H. Kostial, M. Wassermeier, H.-P. Schönherr, and K. H. Ploog, ibid. 87, 016601 (2001); W. Y. Lee, S. Gardelis, B.-C. Choi, Y. B. Xu, C. G. Smith, C. H. W. Barnes, D. A. Ritchie, E. H. Linfield, and J. A. C. Bland, J. Appl. Phys. 85, 6682 (1999); T. Manago and H. Akinaga, Appl. Phys. Lett. 81, 694 (2002); A. F. Motsnyi, J. De Boeck, J. Das, W. Van Roy, G. Borghs, E. Goovaerts, and V. I. Safarov, ibid. 81, 265 (2002); H. Ohno, K. Yoh, K. Sueoka, K. Mukasa, A. Kawaharazuka, and M. E. Ramsteiner, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 42, L1 (2003).
25. A. G. Aronov and G. E. Pikus, Fiz. Tekh. Poluprovodn. (S.-Peterburg) 10, 1177 (1976) [Sov. Phys. Semicond. 10, 698 (1976)].
26. A. G. Aronov and G. E. Pikus, Fiz. Tekh. Poluprovodn. (S.-Peterburg) 10, 1177 (1976) [Sov. Phys. Semicond. 10, 698 (1976)].
27. M. Johnson and R. H. Silsbee, Phys. Rev. B 35, 4959 (1987); M. Johnson and J. Byers, ibid. 67, 125112 (2003).
28. M. Johnson and R. H. Silsbee, Phys. Rev. B 35, 4959 (1987); M. Johnson and J. Byers, ibid. 67, 125112 (2003).
29. P. C. van Son, H. van Kempen, and P. Wyder, Phys. Rev. Lett. 58, 2271 (1987); G. Schmidt, G. Richter, P. Grabs, C. Gould, D. Ferrand, and L. W. Molenkamp, ibid. 87, 227203 (2001).
30. P. C. van Son, H. van Kempen, and P. Wyder, Phys. Rev. Lett. 58, 2271 (1987); G. Schmidt, G. Richter, P. Grabs, C. Gould, D. Ferrand, and L. W. Molenkamp, ibid. 87, 227203 (2001).
31. G. Schmidt, D. Ferrand, L. W. Molenkamp, A. T. Filip, and B. J. van Wees, Phys. Rev. B 62, R4790 (2000).
32. Z. G. Yu and M. E. Flatte, Phys. Rev. B 66, 201202(R) (2002).
33. J. D. Albrecht and D. L. Smith, Phys. Rev. B 66, 113303 (2002).
34. S. Hershfield and H. L. Zhao, Phys. Rev. B 56, 3296 (1997).
35. E. I. Rashba, Phys. Rev. B 62, R16 267 (2000).
36. A. Fert and H. Jaffres, Phys. Rev. B 64, 184420 (2001).
37. Z. G. Yu and M. E. Flatte, Phys. Rev. B 66, 235302 (2002).
38. A. M. Bratkovsky and V. V. Osipov, J. Appl. Phys. 96, 4525 (2004).
39. S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices (Wiley, New York, 1981); R. T. Tung, Phys. Rev. B 45, 13 509 (1992).
40. S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices (Wiley, New York, 1981); R. T. Tung, Phys. Rev. B 45, 13 509 (1992).
41. C. B. Duke, Tunneling in Solids (Academic, New York, 1969).
42. S. Sanvito, C. J. Lambert, J. H. Jefferson, and A. M. Bratkovsky, Phys. Rev. B 59, 11 936 (1999); O. Wunnicke, Ph. Mavropoulos, R. Zeller, P. H. Dederichs, and D. Grundler, ibid. 65, 241306 (2002).
43. S. Sanvito, C. J. Lambert, J. H. Jefferson, and A. M. Bratkovsky, Phys. Rev. B 59, 11 936 (1999); O. Wunnicke, Ph. Mavropoulos, R. Zeller, P. H. Dederichs, and D. Grundler, ibid. 65, 241306 (2002).
44. M. B. Stearns, J. Magn. Magn. Mater. 5, 167 (1977).
45. J. M. Kikkawa, I. P. Smorchkova, N. Samarth, D. D. Awschalom, Science 277, 1284 (1997).
46. J. G. Simmons, J. Appl. Phys. 34, 1793 (1963); J. G. Simmons, J. Phys. D 4, 613 (1971); R. Stratton, Tunneling Phenomena in Solids, edited by E. Burstein and S. Lundqvist (Plenum, New York, 1969); R. T. Tung, Phys. Rev. B 45, 13 509 (1992).
47. J. G. Simmons, J. Appl. Phys. 34, 1793 (1963); J. G. Simmons, J. Phys. D 4, 613 (1971); R. Stratton, Tunneling Phenomena in Solids, edited by E. Burstein and S. Lundqvist (Plenum, New York, 1969); R. T. Tung, Phys. Rev. B 45, 13 509 (1992).
48. J. G. Simmons, J. Appl. Phys. 34, 1793 (1963); J. G. Simmons, J. Phys. D 4, 613 (1971); R. Stratton, Tunneling Phenomena in Solids, edited by E. Burstein and S. Lundqvist (Plenum, New York, 1969); R. T. Tung, Phys. Rev. B 45, 13 509 (1992).
49. J. G. Simmons, J. Appl. Phys. 34, 1793 (1963); J. G. Simmons, J. Phys. D 4, 613 (1971); R. Stratton, Tunneling Phenomena in Solids, edited by E. Burstein and S. Lundqvist (Plenum, New York, 1969); R. T. Tung, Phys. Rev. B 45, 13 509 (1992).
50. L. Esaki, Phys. Rev. 109, 603 (1958); M. Julliere, Phys. Lett. 54A, 225 (1975).
51. L. Esaki, Phys. Rev. 109, 603 (1958); M. Julliere, Phys. Lett. 54A, 225 (1975).
52. V. L. Moruzzi, J. F. Janak, and A. R. Williams, Calculated Electronic Properties of Metals (Pergamon, New York, 1978); I. I. Mazin, Phys. Rev. Lett. 83, 1427 (1999).
53. V. L. Moruzzi, J. F. Janak, and A. R. Williams, Calculated Electronic Properties of Metals (Pergamon, New York, 1978); I. I. Mazin, Phys. Rev. Lett. 83, 1427 (1999).