区分半导体光致逆自旋霍尔效应本征与非本征机制的方法技术
A method to distinguish the intrinsic and non eigenmechanisms of the semiconductor photoinduced inverse spin Holzer effect
The present invention provides a method to distinguish the intrinsic and non eigenmechanisms of the semiconductor photoinduced inverse spin Holzer effect. By the means of measuring semiconductor two-dimensional electron gas at different temperatures and light induced spin current inverse Holzer effect, and the model was obtained by fitting the transverse force by the electron spin semiconductor in two-dimensional electron gas as the temperature changes, if it increases with increasing temperature, it belongs to the non intrinsic mechanism, if it decreases the increase of temperature, is the intrinsic mechanism. Compared with the existing technology, the invention is simple and easy to operate, and the cost is low.
【技术实现步骤摘要】
区分半导体光致逆自旋霍尔效应本征与非本征机制的方法
本专利技术属于半导体自旋电子学领域，具体涉及一种区分半导体二维电子气光致逆自旋霍尔效应本征与非本征机制的方法。
技术介绍
半导体二维电子气具有较高的电子迁移率，可以应用于制备场效应器件。此外，它在自旋电子学器件方法也有很好的应用前景。实现自旋电子器件的关键在于有效的自旋注入、探测与调控。光致逆自旋霍尔效应是实现自旋注入与探测的有效手段，它能将自旋流转换成电荷流，从而能在室温下进行探测。所谓光致逆自旋霍尔效应是指用一束高斯分布的圆偏振光垂直入射到样品上，样品吸收圆偏振光，产生电子空穴对。根据跃迁选择定则，这些圆偏振光激发产生的载流子是自旋极化的。由于光斑强度是高斯分布的，因此产生的自旋极化载流子在光斑的径向方向上就存在浓度梯度，从而产生自旋流。由于逆自旋霍尔效应，自旋流中的电子或空穴将受到自旋横向力的作用从而产生切向涡旋电流，这种电流就称为光致逆自旋霍尔电流。与自旋霍尔效应相同，光致逆自旋霍尔效应有两种机制，一种是本征机制，另一种是非本征机制。本征机制是由材料本征能带的自旋轨道耦合效应引起的，非本征机制是由杂质和缺...
【技术保护点】
一种区分半导体光致逆自旋霍尔效应本征与非本征机制的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：在半导体二维电子气样品上沉积两个圆形铟电极，将样品用低温胶粘在低温杜瓦上，并对低温杜瓦抽真空，往低温杜瓦里面灌入液氮，并调节温度；步骤S2：将具有高斯分布的激光依次通过斩波器、起偏器、四分之一波片，然后垂直入射在样品两电极连线的中点；调节四分之一波片，使其主轴方向与起偏器的偏振方向平行；步骤S3：当光斑照在两电极连线的中点时，记录下此时两电极a、b之间的电阻Rab；用光斑分析仪测得光斑的半高宽σ、光斑半径r0；步骤S4：将激光光斑从两电极连线的左边沿着两电极的垂直平分线移动到右边，在...
【技术特征摘要】
1.一种区分半导体光致逆自旋霍尔效应本征与非本征机制的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：在半导体二维电子气样品上沉积两个圆形铟电极，将样品用低温胶粘在低温杜瓦上，并对低温杜瓦抽真空，往低温杜瓦里面灌入液氮，并调节温度；步骤S2：将具有高斯分布的激光依次通过斩波器、起偏器、四分之一波片，然后垂直入射在样品两电极连线的中点；调节四分之一波片，使其主轴方向与起偏器的偏振方向平行；步骤S3：当光斑照在两电极连线的中点时，记录下此时两电极a、b之间的电阻Rab；用光斑分析仪测得光斑的半高宽σ、光斑半径r0；步骤S4：将激光光斑从两电极连线的左边沿着两电极的垂直平分线移动到右边，在每一个光斑位置处，转动四分之一波片从0度到360度，将每一个四分之一波片角度下的光电流输入前置放大器和锁相放大器，然后进入数据采集卡并由电脑采集；步骤S5：将每一个光斑位置处测的随四分之一波片角度变化的光电流用如下的公式进行拟合：其中JPISHE为光致逆自旋霍尔效应电流，L1、L2为反常线偏振光致电流，J0为背景电流，为四分之一波片的转角；步骤S6：将步骤S5得到的光致逆自旋霍尔效应电流随光斑位置的变化曲线用如下公式进行拟合：当x0≠0时公式(2)其中，r0为光斑半径，x0为光斑中心位置坐标，θc＝arcos(x0/r0),Rab表示两电极之间的电阻，f0为电子受到的自旋横向力，q为单位电荷量，σ为光斑的半高宽，Iab为两电极a、b之间测得的光致逆自旋霍尔效应电流，rs为饱和吸收区半径，“±”分别对应x0<0和x0>0的情况，通过拟合得到电子受到的自旋横向力的大小；步骤S7：改变低温杜瓦的温度，重复S4-S6，从而得到不同温度下的电子自旋横向力；若电子自旋横向力随温度的升高而增大，则其光致逆自旋霍尔效应为非本征机制，若电子自旋横向力随温度的升高而降低，则...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宜升，曾晓琳，俞金玲，程树英，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35
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