[發明專利]改變GaAs/AlGaAs中Rashba自旋軌道耦合隨溫度變化的方法

有效

• 申請號: 201710016992.0
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106654003B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 俞金玲;曾曉琳;程樹英;陳涌海;賴云鋒;鄭巧
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01L43/12
• 分類號: H01L43/12
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種改變GaAs/AlGaAs二維電子氣中Rashba自旋軌道耦合隨溫度變化趨勢的方法，通過改變GaAs/AlGaAs二維電子氣樣品溫度和入射激光波長有效調控了半導體二維電子氣的Rashba自旋軌道耦合隨溫度變化趨勢。本發明的方法調控效果顯著，實施簡便。

技術領域

本發明涉及半導體自旋電子學領域，特別是一種改變GaAs/AlGaAs二維電子氣中Rashba自旋軌道耦合隨溫度變化趨勢的方法。

背景技術

改變電子自旋所需能量遠小于改變電子電荷所需的能量，因此自旋電子被廣泛研究，希望能制備利用電子自旋的電子器件。而在自旋電子器件中，樣品的自旋軌道耦合十分重要。自旋軌道耦合與自旋電子的弛豫機制等息息相關，研究自旋軌道耦合有利于制備實用的自旋電子器件。

自旋軌道耦合包括由結構反演不對稱引起的Rashba自旋軌道耦合和體反演不對稱引起的Dresshaus自旋軌道耦合。其中Rashba自旋軌道耦合能通過電場，界面不對稱及溫度等因素改變。

Rashba自旋軌道耦合引起的圓偏振光致電流作為一種在能通過宏觀實驗測量的實驗參數，其通常情況下被用于研究各類半導體材料的自旋軌道耦合效應。本發明中通過測試GaAs/AlGaAs二維電子氣中Rashba自旋軌道耦合引起的圓偏振光致電流研究Rashba自旋軌道耦合隨溫度變化趨勢。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種改變GaAs/AlGaAs二維電子氣中Rashba自旋軌道耦合隨溫度變化趨勢的方法，通過改變入射激光波長改變GaAs/AlGaAs二維電子氣中Rashba自旋軌道耦合隨溫度變化趨勢。

本發明采用以下方案實現：一種改變GaAs/AlGaAs二維電子氣中Rashba自旋軌道耦合隨溫度變化趨勢的方法，包括以下步驟：

步驟S1：用分子束外延設備生長GaAs/AlGaAs半導體二維電子氣樣品，并沉積銦電極；

步驟S2：調整光路，使激光光斑位于樣品兩個電極中間，激光的入射角度為30°；

步驟S3：使入射激光波長為1064nm，將樣品置于杜瓦瓶中，控制樣品溫度由77K至室溫300K變化，測量樣品隨溫度變化的Rashba自旋軌道耦合引起的圓偏振光致電流；

步驟S4：使入射激光波長為532nm，將樣品置于杜瓦瓶中，控制樣品溫度由77K至室溫300K變化，測量樣品隨溫度變化的Rashba自旋軌道耦合引起的圓偏振光致電流。

進一步地，步驟S1具體為：用分子束外延法在GaAs襯底上生長半導體量子阱樣品；樣品的生長過程為：首先在樣品上生長10個周期GaAs/Al_0.3Ga_0.7As超晶格作為緩沖層，再生長大于1μm的GaAs緩沖層，然后生長30nm厚的Al_0.3Ga_0.7As，進行Si-δ摻雜后再生長50nm厚的Al_0.3Ga_0.7As，最后生長10nm厚的GaAs；在 GaAs/AlGaAs異質結的界面上形成二維電子氣。

進一步地，所述步驟S3與步驟S4中，樣品溫度的控制通過杜瓦瓶和溫控箱組成的溫控系統。

進一步地，通過改變入射激光波長改變Rashba自旋軌道耦合隨溫度變化趨勢。

進一步地，入射激光波長分別為1064nm波長和532nm波長。其中1064nm波長激光可引起載流子的子帶間激發，532nm波長激光可引起載流子的帶間激發。

進一步地，由于Rashba自旋軌道耦合引起的圓偏振光致電流和Rashba自旋軌道耦合成正比，因此本發明通過Rashba自旋軌道耦合引起的圓偏振光致電流研究Rashba自旋軌道耦合隨溫度變化趨勢。