[發明專利]一種光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法

有效

• 申請號: 201210495644.3
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN102983158A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 閆存極;韓立;顧文琪
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H01L29/66
• 分類號: H01L29/66
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

1.一種利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于：所述的方法為：

光波從一種折射率為n₁的光密介質以大于全反射臨界角的入射角射向所述折射率為n₁的光密介質和另一種折射率為n₂的光疏介質構成的界面，n₁>n₂，在所述界面上發生全反射；在所述界面上存在產生自旋極化電子和自旋電流的功能層；所述的光學全反射產生了能透入所述產生自旋極化電子和自旋電流的功能層的倏逝波；所述的倏逝波與所述的功能層中由表面等離激元金屬材料構成的結構發生相互作用，激發表面等離激元的產生，在所述的表面等離激元金屬材料構成的結構上形成共振躍遷的表面自由電子；所述的表面等離激元金屬材料構成的結構在自旋-軌道耦合相互作用下形成了表面有效磁場；所述共振躍遷的表面自由電子在所述的表面有效磁場中發生自旋進動，形成共同的自旋磁矩分量，從而在所述的產生自旋極化電子和自旋電流的功能層中產生自旋極化電子，伴隨著表面等離激元在表面或界面的傳播進而形成自旋電流。

2.根據權利要求1所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于：所述的產生自旋極化電子和自旋電流的功能層包含有由表面等離激元金屬材料構成的結構；所述的由表面等離激元金屬材料構成的結構具有納米特征尺寸。

3.根據權利要求2所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于，所述的由表面等離激元金屬材料構成的結構是由表面等離激元金屬材料構成的薄膜。

4.根據權利要求2所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于，所述的由表面等離激元金屬材料構成的結構是由表面等離激元金屬材料構成的周期性納米結構。

5.根據權利要求4所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于，所述的由表面等離激元金屬材料構成的周期性納米結構是由表面等離激元金屬材料構成的納米光柵結構。

6.根據權利要求4所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于，所述的由表面等離激元金屬材料構成的周期性納米結構是由表面等離激元金屬材料構成的納米孔陣列結構。

7.根據權利要求2所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于，所述的由表面等離激元金屬材料構成的結構是由表面等離激元金屬材料構成的非周期納米結構。

8.根據權利要求7所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于，所述的由表面等離激元金屬材料構成的非周期性納米結構是由表面等離激元金屬材料構成的島狀的非周期納米結構。

9.根據權利要求7所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于，所述的由表面等離激元金屬材料構成的非周期性納米結構是由表面等離激元金屬材料構成的顆粒狀的非周期納米結構。

10.根據權利要求2所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于，所述的由表面等離激元金屬材料構成的結構具有納米特征尺寸是指由表面等離激元金屬材料構成的薄膜的厚度具有納米特征尺寸，或由表面等離激元金屬材料構成的周期性結構的周期尺度具有納米特征尺寸，或由表面等離激元金屬材料構成的周期性結構的周期單元結構具有納米特征尺寸，或由表面等離激元金屬材料構成的非周期性結構的非周期分布的個體結構具有納米特征尺寸。

11.根據權利要求10所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于，所述的納米特征尺寸是指小于500nm的尺寸。

12.根據權利要求10所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于，所述的納米特征尺寸是指小于100nm的尺寸。

13.根據權利要求10所述的利用光學激發產生自旋極化電子和自旋電流的方法，其特征在于，所述的表面等離激元金屬材料是Au、Ag、Cu或Al中的一種或幾種。