[發(fā)明專利]一種電場調(diào)控的二維自旋電子器件及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810559006.0
• 申請(qǐng)日: 2018-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN108767107B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳雅蘋;柯聰明;周江鵬;康俊勇;吳志明;張純淼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L43/02
• 分類號(hào): H01L43/02;H01L43/10;H01L43/12
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;陳淑嫻

1.一種電場調(diào)控的二維自旋電子器件，其特征在于：包括第一BN二維材料/摻雜鐵磁金屬的III-VI族硫?qū)倩锒S材料/第二BN二維材料的三明治結(jié)構(gòu)、分別與第一BN二維材料和第二BN二維材料連接的第一透明電極和第二透明電極，以及與摻雜鐵磁金屬的III-VI族硫?qū)倩锒S材料連接的溝道電極；所述摻雜鐵磁金屬的III-VI族硫?qū)倩锒S材料化學(xué)式為M_1-zT_zX，其中M＝Ga、In，X＝S、Se，T＝Fe、Co、Ni中的一種或幾種或它們的合金，其中0.10>z>0；所述摻雜鐵磁金屬的III-VI族硫?qū)倩锒S材料是在III-VI族硫?qū)倩锒S材料的晶格替位或間隙位摻雜鐵磁金屬以實(shí)現(xiàn)電子自旋極化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電場調(diào)控的二維自旋電子器件，其特征在于：所述第一BN二維材料和第二BN二維材料的厚度為1～5分子層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電場調(diào)控的二維自旋電子器件，其特征在于：所述第一透明電極和第二透明電極材料同時(shí)為石墨烯二維材料、ITO、AZO中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電場調(diào)控的二維自旋電子器件，其特征在于：所述摻雜鐵磁金屬的III-VI族硫?qū)倩锒S材料的厚度為從單分子層到小于10nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電場調(diào)控的二維自旋電子器件，其特征在于：所述溝道電極材料為石墨烯二維材料、Au、Ti/Au疊層、Ni/Au疊層、Cr/Au疊層中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述電場調(diào)控的二維自旋電子器件，其特征在于：所述摻雜鐵磁金屬的III-VI族硫?qū)倩锒S材料其中鐵磁金屬摻雜量小于10％。

7.權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述二維自旋電子器件的電場調(diào)控方法，其特征在于：將激光垂直入射器件，激發(fā)電子經(jīng)由溝道回路產(chǎn)生自旋電流；通過第一透明電極和第二透明電極向第一BN二維材料/摻雜鐵磁金屬的III-VI族硫?qū)倩锒S材料/第二BN二維材料的三明治結(jié)構(gòu)施加垂直電壓產(chǎn)生垂直電場，通過調(diào)控電壓調(diào)節(jié)摻雜鐵磁金屬的III-VI族硫?qū)倩锒S材料的磁耦合和電子自旋極化，從而調(diào)控自旋電流的極化率。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述電場調(diào)控方法，其特征在于：所述垂直電場對(duì)二維自旋電子器件自旋電流極化率的調(diào)控范圍為0～100％。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述電場調(diào)控方法，其特征在于：所述垂直電壓的范圍為

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述電場調(diào)控方法，其特征在于：溫度條件T范圍為0K≤T≤300K，環(huán)境為空氣環(huán)境或真空環(huán)境。

11.根據(jù)權(quán)利要求7所述電場調(diào)控方法，其特征在于：所述激光的波長為300nm～580nm，所述激光的功率為50μW～5mW。