[發明專利]基于三碘化鉻的極化方向可控的自旋電流過濾器

有效

• 申請號: 201811083207.4
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109524459B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 張平;李夢蕾;周梅;鄭法偉
• 申請（專利權）人: 北京應用物理與計算數學研究所
• 主分類號: H01L29/66
• 分類號: H01L29/66;H01L41/09;H01L43/10
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 朱健;張國香

本發明提供了一種基于三碘化鉻的極化方向可控的自旋電流過濾器，包括：三碘化鉻磁性膜、壓電晶體和電源；電源的正極與壓電晶體在垂直于電場方向上的一側相連，電源的負極與壓電晶體在垂直于電場方向上的另一側相連；三碘化鉻磁性膜在第一方向上的一邊固定，三碘化鉻磁性膜在第一方向上的另一邊與壓電晶體在垂直于形變方向上的一側固定連接；三碘化鉻磁性膜在第二方向上的邊用于通過待自旋過濾的電流，第一方向和第二方向組成的平面與三碘化鉻磁性膜的膜厚度方向垂直。該自旋電流過濾器通過壓電晶體拉伸CrI₃薄膜，將經過CrI₃薄膜的非自旋極化的電流過濾成只有一個方向的自旋極化的電流，同時還可以控制輸出電流的自旋極化方向。

技術領域

本發明涉及自旋電子技術領域，特別涉及一種基于三碘化鉻的極化方向可控的自旋電流過濾器。

背景技術

電子由多個本征值進行表征，特別地由電子的角動量或“自旋”進行表征。由于原子尺度下的測不準原理，電子的自旋僅能夠沿著一個可觀察量或方向進行測量，并且電子自旋的值能夠是正的或者負的。這些態分別被稱為“自旋向上”和“自旋向下”，利用電子自旋的量子自旋特性可以存儲信息。

自旋過濾器是指將自旋向上(或自旋向下)的電子濾掉，使其只剩下自旋向下(或自旋向上)的電子的一種器件，比較簡單且常用的方式是直接將一定強度的磁場施加到各種材料中(例如半導體異質結、量子阱等)，使電子發生自旋極化，從而達到自旋過濾的目的。現有的自旋過濾器雖然可以實現自旋過濾，但是并不能調控自旋電流的自旋方向。

發明內容

本發明提供一種基于三碘化鉻的極化方向可控的自旋電流過濾器，用以解決現有自旋過濾器不能調控自旋電流自旋方向的缺陷。

本發明實施例提供的一種基于三碘化鉻的極化方向可控的自旋電流過濾器，包括：三碘化鉻磁性膜、壓電晶體和電源；

所述電源的正極與所述壓電晶體在垂直于電場方向上的一側相連，所述電源的負極與所述壓電晶體在垂直于電場方向上的另一側相連；

所述三碘化鉻磁性膜在第一方向上的一邊固定，所述三碘化鉻磁性膜在第一方向上的另一邊與所述壓電晶體在垂直于形變方向上的一側固定連接；所述三碘化鉻磁性膜在第二方向上的邊用于通過待自旋過濾的電流，所述第一方向和所述第二方向組成的平面與所述三碘化鉻磁性膜的膜厚度方向垂直。

在一種可能的實現方式中，所述三碘化鉻磁性膜為單層膜。

在一種可能的實現方式中，所述第一方向與所述第二方向垂直。

在一種可能的實現方式中，所述壓電晶體在垂直于形變方向上的另一側固定。

在一種可能的實現方式中，該自旋電流過濾器還包括：開關；

所述電源的正極通過所述開關與所述壓電晶體在垂直于電場方向上的一側相連；或

所述電源的負極通過所述開關與所述壓電晶體在垂直于電場方向上的另一側相連。

本發明實施例提供的一種基于三碘化鉻的極化方向可控的自旋電流過濾器，利用三碘化鉻磁性膜晶格常數變大時三碘化鉻的磁各向異性發生變化、磁矩由垂直于膜面的方向轉為平行于膜面的特性，以及壓電晶體上電收縮的特性，通過壓電晶體拉伸CrI₃薄膜，將經過CrI₃薄膜的非自旋極化的電流過濾成只有一個方向的自旋極化的電流，同時由于拉伸后CrI₃薄膜的磁矩方向是確定，進而可以將任意輸入電流調整為沿CrI₃薄膜磁矩方向的自旋電流，從而實現控制輸出電流的自旋極化方向。

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。