测量拓扑绝缘体Bi2Te3中拉莫进动引起的磁致光电流的方法技术

本发明专利技术涉及一种测量拓扑绝缘体Bi

【技术实现步骤摘要】
测量拓扑绝缘体Bi2Te3中拉莫进动引起的磁致光电流的方法
本专利技术属于自旋电子学领域，具体涉及一种测量拓扑绝缘体Bi2Te3中拉莫进动引起的磁致光电流的方法。
技术介绍
拓扑绝缘体不同于一般金属或绝缘体，其独特的物理使其在自旋电子学、量子计算等领域有着潜在的应用前景，现如今在这些领域中备受人们关注。Bi2Te3是一种三维拓扑绝缘体材料，其独特之处在于具有受拓扑保护的无带隙表面态，这样的表面态具有时间反演对称性，其中的电子为自旋动量方向锁定的狄拉克电子。这样性质的表面态使得材料能很大程度地抑制非磁性杂质的散射，故其表面电子具有极高的电子迁移率。这使得三维拓扑绝缘体材料在量子计算和新型自旋电子器件等领域都有着很好的应用前景。通常，我们可以利用圆偏振光致电流技术(记作CPGE)作为研究三维拓扑绝缘体的自旋极化光电流信号的有效手段，可通过圆偏振光激发表面态电子自旋极化产生光致电流。而利用光致逆自旋霍尔效应技术(记作PISHE)也能探测三维拓扑绝缘体中的自旋极化光电流信号，同样可通过圆偏振光激发表面态电子产生自旋极化的光致电流。然而，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量拓扑绝缘体Bi2Te3中拉莫进动引起的磁致光电流的方法，其特征在于，三维拓扑绝缘体Bi

【技术特征摘要】
1.一种测量拓扑绝缘体Bi2Te3中拉莫进动引起的磁致光电流的方法，其特征在于，三维拓扑绝缘体Bi2Te3生长于Si衬底上；三维拓扑绝缘体Bi2Te3用分子束外延设备生长，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、获取三维拓扑绝缘体Bi2Te3样品，并在三维拓扑绝缘体Bi2Te3样品上用磁控溅射生长10nm的钛电极，用电子束蒸发镀100nm的金电极，电极是边长0.5mm的正方形电极，电极间距约为2.5mm；
步骤S2、用1064nm的激光作为激发光源，让激光通过斩波器、起偏器、四分之一波片，垂直照射在三维拓扑绝缘体Bi2Te3样品上两电极连线中点的位置；光斑直径小于两电极间距；
步骤S3、将三维拓扑绝缘体Bi2Te3样品放置在永磁铁的N极和S极之间，电极连线沿x方向，磁场平行于样品平面且沿x方向；通过转动磁铁来改变沿x方向的磁场大小；设磁场与x方向的夹角为θ；在每一个θ角上从0度到360度转动四分之一波片，以5度为一个步长，将每一个四分之一波片角度下的光电流通过电流放大器进行放大，并通过锁相放大器放大后进入数据卡进行采集；
步骤S4、转动永磁铁，从而改变磁场与x方向的夹角为θ的大小，此时，样品平面内沿x方向和y方向的磁场Bx和By可表示为：
Bx＝B×sinθ,By＝B×cosθ(1)
步骤S5、将每一个磁场转动角下的光电流用磁致光电流的公式进行拟合提取出圆偏振磁致光电流JC，即采用如下的公式(2)进行拟合：



其中，JC表示单位光功率和沿x方向的单位磁场强度引起的圆偏振磁致光电流，I为光强，φ为四分之一波长的转角，j0是由热电效应和光伏效应引起的背景光电流，JLMPGE1和JLMPGE2是由线偏振光激发引起的磁致光电流；
步骤S6、由拉莫进动引起的y方向的自旋极化为：



其中，



ωL为拉莫进动的频率，S0z是垂直入射圆偏振光引起电子的自旋极化方向，g是电子自旋磁矩和自旋角动量之比，μB为波尔磁子，为约化普朗克常数；τS、τS⊥、τS∥分别是三维拓扑绝缘体Bi2Te3自旋极化载流子的总自旋弛...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞金玲，陈神忠，程树英，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