文档介绍：Ch 4 自旋电子学本讲( 2学时)内容重点: (1)基本问题自旋的注入、输运和检测(2)注入的障碍设想的自旋场效应晶体管基本问题(比较 MOSFET ) 源------ 自旋注入通道---自旋传输漏------ 自旋检测门------ 自旋控制门电压产生“等效磁场”(自旋轨道), 影响自旋进动改变“漏”电流基本问题的含义( 1) (1)自旋注入“使传导电子自旋极化”即产生非平衡的自旋电子(占有数) n↑≠ n ↓方法之一,光学技术。光取向或光抽运。方法之二,电学自旋注入。(便于器件的应用) 基本问题的含义( 2) (2)自旋传输自旋电流从 FM 电极注入半导体, 会在界面和半导体内产生“累积”自旋弛豫机制会使得自旋的非平衡转向平衡。这个特征时间大约是几十纳秒,足够长! (3)自旋检测自旋状态的改变。三种自旋注入实验不易应用实验室易实现 GaAs/ZnSe 光生―光检 3 低温电方案磁性半导体多层电注―光检 2 效率低电方案 FM/ Semic 结电注―电检 1 困难优点实验器件工作方式(1)电注入―电检测(之一) FM/ Semic 界面早期:效率太低, <1 % P. R. Hammar et al , PRL 83 , 203 ( 1999 ) S. Gardelis, et al, PRB 60,7764 (1999) (1)电注入―电检测(之二) 近期: FM -肖特基势垒- SC , 据称效率达到 30 %。别人尚未重复! A. T. Hanbickia) et al APL 80 , 1240 ( 2002 ) (2)电注入―光检测(之一) 实验: 磁性半导体电注入和偏振光检测(Nature 402 (1999)790; ibid. 408 (2000)944) 产生: P型- ( Ga,Mn)As 的自旋极化空穴和N型- GaAs 的非极化电子进入 InGaAs 量子阱复合, 产生极化的场致发光。( T=6K; H=1,000 Oe ) 检测:偏振光检测(2)电注入―光检测(之二) 场致发光强度(左) 极化度(右) (3)光产生―光检测(之一) Wolf S A Awschalom et al , Science , 2001 , 294 , 1488 强激光 Pump 在半导体中, 产生了 Spin-polarized state, 此时的半导体等效于”磁体”. 可以用 Farady -Kerr 效应做光检测 Probe.