调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法技术

本发明专利技术涉及一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法。该方法通过改变样品温度有效调控了GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合，具体：首先，用分子束外延设备生长GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品，并沉积铟电极；其次，调整光路，使1064nm波长的激光入射到GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品上，使激光光斑位于所述样品两个电极中间，并使激光入射角为30°；最后，将所述样品置于杜瓦瓶中，使样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流。本发明专利技术方法可行性高，调控效果显著，且实施简便。

Method for controlling Dresselhaus spin orbit coupling in GaAs/AlGaAs two-dimensional electron gas

The invention relates to a method for controlling Dresselhaus spin orbit coupling in GaAs/AlGaAs two-dimensional electron gas. The method by changing the sample temperature control GaAs/AlGaAs two-dimensional electron gas in Dresselhaus spin orbit coupling, specifically: first, the growth of GaAs/AlGaAs semiconductor two-dimensional electron gas samples by molecular beam epitaxy, and deposited indium electrode; secondly, to adjust the optical path, the wavelength of 1064nm laser GaAs/AlGaAs semiconductor two-dimensional electron gas samples, laser the spot is located in the middle of the sample of two electrodes, and the laser incident angle is 30 degrees; finally, the sample is placed in the dewar flask, the sample temperature from 77K to 300K at room temperature change measurement of circularly polarized light caused by the Dresselhaus spin orbit coupling product with the change of temperature induced current. The method has the advantages of high feasibility, remarkable control effect and simple implementation.

【技术实现步骤摘要】
调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法
本专利技术涉及半导体自旋电子学领域，具体涉及一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流的方法。
技术介绍
由于改变电子自旋所需的能量远小于改变电子电荷所需的能量，因此自旋电子被广泛研究，希望能制备利用电子自旋的电子器件。而在自旋电子器件中，样品的自旋轨道耦合十分重要。自旋轨道耦合有Rashba自旋轨道耦合和Dresselhaus自旋轨道耦合，其中Rashba由结构反演不对称引起，Dresselhaus由体反演不对称引起。自旋轨道耦合与自旋电子的弛豫机制等息息相关，研究自旋轨道耦合有利于制备实用的自旋电子器件。目前已知的调控半导体二维电子气Dresselhaus自旋轨道耦合的方法有制备不同阱宽的量子阱半导体样品，在半导体上施加应力等。制备不同阱宽的半导体样品成本较高，工序繁琐。在半导体上施加应力容易破坏样品。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法，该方法可行性高，调控效果显著，且实施简便。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：通过改变样品的温度调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合，具体包括如下步骤，S1：用分子束外延设备生长GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品，并沉积铟电极；S2：调整光路，使1064nm波长的激光入射到GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品上，使激光光斑位于所述样品两个电极中间，激光入射角为30°；S3：将所述样品置于杜瓦瓶中，使样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流。在本专利技术的实施例中，所述步骤S1中的条件为：用分子束外延法在（001）面GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品；样品的生长过程如下，首先在样品上生长10个周期GaAs/Al0.3Ga0.7As超晶格作为缓冲层，再生长大于1μm的GaAs缓冲层，然后生长30nm厚的Al0.3Ga0.7As，进行Si-δ掺杂后再生长50nm厚的Al0.3Ga0.7As，最后生长10nm厚的GaAs。在本专利技术的实施例中，所述GaAs/AlGaAs二维电子气样品材料为单晶的GaAs/AlGaAs异质结，且在GaAs、AlGaAs二者的界面上形成二维电子气。在本专利技术的实施例中，所述步骤S3的条件为：将所述样品置于杜瓦瓶中，通过由杜瓦瓶和温控箱组成的控温系统改变样品温度，以改变样品的Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术方法可行性高，调控效果显著，且实施简便。附图说明图1是本专利技术调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法的实施例中的GaAs/AlGaAs二维电子气样品。图2是本专利技术调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法的实施例中所用的光路图。图3是本专利技术调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法的实施例中激光的入射平面示意图。图4是本专利技术调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法的实施例所测得的结果。其中1为(001)面的GaAs衬底，2为10个周期GaAs/Al0.3Ga0.7As超晶格，3为大于1μm的GaAs，4为30nm厚的Al0.3Ga0.7As，5为50nm厚的Al0.3Ga0.7As，6为10nm厚的GaAs，7为Si-δ掺杂，8为GaAs/AlGaAs界面上生成的二维电子气，9为1064nm波长激光器，10为532nm波长激光器，11和12为反射镜，13为渐变衰减片，14为斩波器，15和18为小孔光阑，16为起偏器，17为四分之一波长波片，19为样品，20和21为沉积的铟电极。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。本专利技术为一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法，该方法通过改变样品的温度调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合，具体包括如下步骤，S1：用分子束外延设备生长GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品，并沉积铟电极；S2：调整光路，使1064nm波长的激光入射到GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品上，使激光光斑位于所述样品两个电极中间，激光入射角为30°；S3：将所述样品置于杜瓦瓶中，使样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流。所述步骤S1中的条件为：用分子束外延法在（001）面GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品；样品的生长过程如下，首先在样品上生长10个周期GaAs/Al0.3Ga0.7As超晶格作为缓冲层，再生长大于1μm的GaAs缓冲层，然后生长30nm厚的Al0.3Ga0.7As，进行Si-δ掺杂后再生长50nm厚的Al0.3Ga0.7As，最后生长10nm厚的GaAs。所述GaAs/AlGaAs二维电子气样品材料为单晶的GaAs/AlGaAs异质结，且在GaAs、AlGaAs二者的界面上形成二维电子气。所述步骤S3的条件为：将所述样品置于杜瓦瓶中，通过由杜瓦瓶和温控箱组成的控温系统改变样品温度，以改变样品的Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流。以下结合附图1-4讲述本专利技术的具体实施例。其中，对图1-4说明如下：图1是本专利技术调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法的实施例中的GaAs/AlGaAs二维电子气样品。1为(001)面的GaAs衬底，2为10个周期GaAs/Al0.3Ga0.7As超晶格，3为大于1μm的GaAs，4为30nm厚的Al0.3Ga0.7As，5为50nm厚的Al0.3Ga0.7As，6为10nm厚的GaAs，7为Si-δ掺杂，8为GaAs/AlGaAs界面上生成的二维电子气。样品为利用分子束外延法生长的GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品。样品衬底为(001)面的GaAs。图2是本专利技术调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法的实施例中所用的光路图。9为1064nm波长激光器，10为532nm波长激光器，11和12为反射镜，13为渐变衰减片，14为斩波器，15和18为小孔光阑，16为起偏器，17为四分之一波长波片，19为样品。图3是本专利技术调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法的实施例中激光的入射平面指示图。其中样品的边沿平行于[110]晶向和[10]晶向，在样品的对角方向即[100]晶向沉积了一对铟电极。20、21为所沉积的铟电极。图4是本专利技术调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法的实施例所测得的结果。图4所用光路如图2所示，样品入射平面如图3所示，其中激光入射角本文档来自技高网...

【技术保护点】
调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法，其特征在于：该方法通过改变样品的温度调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合，具体包括如下步骤，S1：用分子束外延设备生长GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品，并沉积铟电极；S2：调整光路，使1064nm波长的激光入射到GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品上，使激光光斑位于所述样品两个电极中间，且激光入射角为30°；S3：将所述样品置于杜瓦瓶中，使样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流。

【技术特征摘要】
1.调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法，其特征在于：该方法通过改变样品的温度调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合，具体包括如下步骤，S1：用分子束外延设备生长GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品，并沉积铟电极；S2：调整光路，使1064nm波长的激光入射到GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品上，使激光光斑位于所述样品两个电极中间，且激光入射角为30°；S3：将所述样品置于杜瓦瓶中，使样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流。2.根据权利要求1所述的调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法，其特征在于：所述步骤S1中的条件为：用分子束外延法在（001）面GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs半导体二维电...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞金玲，曾晓琳，程树英，陈涌海，赖云锋，郑巧，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35