The invention provides a spin current structure which generates controllable polarizability. The structure is successively arranged on the substrate with an enhanced optical absorption layer of plasma polariton metal material, a two-dimensional material of III_VI chalcogenide, a ferromagnetic metal layer with ferromagnetic metal clusters, a channel electrode and a BN two-dimensional material protection layer; and the laser is used. The optical absorption efficiency is enhanced by the plasma polariton metal material injected vertically into the structure, which stimulates the transition of spin-polarized electrons from ferromagnetic metal layer to the III_VI sulfide two-dimensional material, and the channel cycle connected with the III_VI sulfide two-dimensional material. The circuit generates spin current, and the polarizability of spin current can be controlled by controlling the morphology and scale of ferromagnetic metal clusters.
【技术实现步骤摘要】
一种产生可控极化率的自旋电流的结构与方法
本专利技术涉及一种产生自旋电流的结构与方法,特别是一种利用铁磁金属调控III-VI族硫属化物二维材料电子自旋极化实现具有可控极化率的自旋电流的结构与方法。
技术介绍
自旋极化电流的产生和调控对于自旋电子学实际应用而言至关重要。半导体中自旋极化电流的产生方法大致有两种:(1)利用偏振光注入法。用一束圆偏振光照射到半导体上,从价带激发电子到导带,由于空穴与电子之间的跃迁选择定则,使不同自旋取向的电子以不同概率跃迁,使导带上形成自旋极化的电子。(2)采用侧向非局域几何注入法。通过与半导体材料的界面接触将已经自旋极化的载流子从一种材料(如铁磁金属、磁性半导体或者半金属)注入到半导体材料中。相形之下,第二种方法更有利于半导体器件的集成与兼容。对于自旋注入而言,传统的铁磁材料,如铁、钴、镍,具有较高电子自旋极化率、高居里温度、易于制备等优点,成为自旋注入的方便之选。然而,当铁磁金属直接与半导体接触时,阻抗不匹配将引起自旋翻转散射,导致自旋极化度严重损失,从而极大降低了其室温自旋极化率。因而,提高自旋注入的极化率,并实现其有效调控,是产生自旋极化电流的关键问题。III-VI族硫属化物二维材料(如硒化镓,GaSe),的固体材料体系,由于晶体场各向异性和自旋-轨道耦合作用使轨道电子态的简并消退,强烈抑制了自旋弛豫,极大减小了自旋散射,从而具有较长自旋弛豫时间,极利于自旋极化电流的产生和输运。同时,将铁磁金属采用团簇的形式对III-VI族二维薄膜材料进行表面修饰,将凭借尺寸效应改变其金属能带结构,克服金属与半导体的电导率失配的问题,且 ...
【技术保护点】
1.一种产生可控极化率的自旋电流的结构,其特征在于:在基板上设置增强光吸收层、III‑VI族硫属化物二维材料、铁磁金属层、沟道电极、BN二维材料保护层;所述铁磁金属层由结构为颗粒状非周期性团簇结构或周期性团簇阵列结构的铁磁金属团簇构成;其中增强光吸收层、III‑VI族硫属化物二维材料、铁磁金属层、BN二维材料保护层由下至上依次层叠设置,所述沟道电极与铁磁金属层位于同一层,并位于铁磁金属层的两侧。
【技术特征摘要】
1.一种产生可控极化率的自旋电流的结构,其特征在于:在基板上设置增强光吸收层、III-VI族硫属化物二维材料、铁磁金属层、沟道电极、BN二维材料保护层;所述铁磁金属层由结构为颗粒状非周期性团簇结构或周期性团簇阵列结构的铁磁金属团簇构成;其中增强光吸收层、III-VI族硫属化物二维材料、铁磁金属层、BN二维材料保护层由下至上依次层叠设置,所述沟道电极与铁磁金属层位于同一层,并位于铁磁金属层的两侧。2.根据权利要求1所述的一种产生可控极化率的自旋电流的结构,其特征在于:所述增强光吸收层由等离子激元金属材料构成,所述等离子激元金属材料结构为颗粒状非周期性纳米结构或周期性纳米阵列结构中的一种。3.如权利要求2所述的一种产生可控极化率的自旋电流的结构,其特征在于:所述颗粒状非周期性纳米结构的颗粒个体大小、颗粒状非周期性纳米结构的颗粒间距尺度均在30~600nm范围内。4.如权利要求2所述的一种产生可控极化率的自旋电流的结构,其特征在于:所述周期性纳米阵列结构的周期单元结构、周期性纳米阵列结构的周期尺度均在30~600nm范围内。5.如权利要求1所述的一种产生可控极化率的自旋电流的结构,其特征在于:所述III-VI族硫属化物二维材料为厚度d...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴雅苹,卢奕宏,柯聪明,吴志明,张纯淼,康俊勇,
申请(专利权)人:厦门大学,
类型:发明
国别省市:福建,35
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