[发明专利]一种区分光致反常霍尔效应本征机制和非本征机制的方法

权利要求书

1.一种区分光致反常霍尔效应本征机制和非本征机制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：选择符合预设条件的闪锌矿半导体量子阱材料；

步骤S2：在相同的生长条件下生长两个不同阱宽的闪锌矿半导体量子阱，即第一半导体量子阱以及第二半导体量子阱；

步骤S3：分别测量所述第一半导体量子阱以及所述第二半导体量子阱的光致反常霍尔效应电流以及普通光电流信号，并对应得到两个半导体量子阱的光致反常霍尔电导对普通光电导信号的比值；

步骤S4：分别测量所述第一半导体量子阱以及所述第二半导体量子阱的光致电流效应电流，并对应将分别由Rashba以及Dresselhaus自旋轨道耦合引起的光致电流效应电流分离出来；

步骤S5：根据测得的光致反常霍尔电导、普通光电导以及光致电流效应电流列方程，并求解出本征和非本征机制对光致反常霍尔效应电流的贡献。

2.根据权利要求1所述的一种区分光致反常霍尔效应本征机制和非本征机制的方法，其特征在于，所述步骤S1中所述预设条件为：半导体量子阱材料为闪锌矿结构，且为单晶，半导体量子阱材料的阱宽为1纳米到20纳米。

3.根据权利要求1所述的一种区分光致反常霍尔效应本征机制和非本征机制的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括以下步骤：

步骤S31：将被测半导体量子阱沿[110]和[110]晶向解理成4×4mm²的方块，在[110]晶向上沉积两个圆形的铟电极，电极大小为直径1mm的圆形电极，电极间距为3mm，即第一圆形电极以及第二圆形电极；在[110]晶向沉积两个大小为0.5×3mm²的条形电极，即第一条形电极以及第二条形电极，电极间距为3mm；

步骤S32：采用一重复频率为80MHz模式锁模的第一Ti-蓝宝石激光器作为光源，通过电脑控制所述第一Ti-蓝宝石激光器，使其输出的光波长为被测半导体量子阱对应第一重空穴子带到第一电子子带跃迁的波长位置；

步骤S33：光源出来的光分别经过第一偏振片、第一光弹性调制器以及第一斩波器后，垂直入射在被测半导体量子阱的四个电极中心；所述第一光弹性调制器的位相延迟为0.25个波长；所述第一斩波器的频率为229Hz；光斑的直径为2mm；在第一条形电极以及第二条形电极上加直流电压，电压大小为1伏到50伏，同时将第一圆形电极以及第二圆形电极上的电流引出并接入第一前置放大器以及第一锁相放大器，通过第一数据采集卡以及电脑将所述第一圆形电极以及所述第二圆形电极上测得的与所述第一光弹性调制器一倍频信号同频率的信号提取出来，并将该电流作为光致反常霍尔效应电流；

步骤S34：重复所述步骤S33，测得不同直流电压下的被测导体量子阱的光致反常霍尔效应电流I_AHE，通过公式对应计算出不同直流电压下被测量子阱的光致反常霍尔电导其中，S为光致反常霍尔电流的横截面积，λ表示光的螺旋，表示夹在两条形电极间的电场强度；将不同偏压下的光致反常霍尔电导取平均，得到平均光致反常霍尔电导

步骤S35：通过重复所述步骤S31、所述步骤S32、所述步骤S33以及所述步骤S34，分别测得所述第一半导体量子阱以及所述第二半导体量子阱的平均光致反常霍尔电导，并分别用以及表示；

步骤S36：采用重复频率为80MHz模式锁模的所述第一Ti-蓝宝石激光器作为光源，光源出来的光经过所述第一偏振片、所述第一光弹性调制器以及所述第一斩波器后，垂直入射在被测半导体量子阱的四个电极中心；所述第一光弹性调制器的位相延迟为0.25个波长；所述第一斩波器的频率为229Hz；光斑的直径为2mm；此时，打在被测半导体量子阱的光功率以及光的波长与所述步骤S33中打在被测半导体量子阱上的光功率和光波长相同；在所述第一圆形电极以及所述第二圆形电极上施加直流电压，电压大小为0.1伏到50伏，将所述第一圆形电极以及所述第二圆形电极两端的光电流信号接入所述第一前置放大器以及第二锁相放大器；最后，通过所述第一数据采集卡以及电脑将所述第一圆形电极以及所述第二圆形电极上测得的与所述第一斩波器同频率的信号提取出来，并将该电流作为普通光电流信号；

步骤S37：分别用I_PC1和I_PC2表示所述第一半导体量子阱以及所述第二半导体量子阱的普通光电流信号，通过公式计算出所述第一半导体量子阱以及所述第二半导体量子阱的普通光电导(σ₀)₁和(σ₀)₂，其中，S₂为普通光电流的横截面积，V为加在两个圆电极间的电压，L为两个圆电极间的间距；

步骤S38：分别求出所述第一半导体量子阱以及所述第二半导体量子阱光致反常霍尔电导对普通光电导信号的比值，即和