[发明专利]调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法

说明书

本发明涉及一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法。该方法通过改变样品温度有效调控了GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合，具体：首先，用分子束外延设备生长GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品，并沉积铟电极；其次，调整光路，使1064nm波长的激光入射到GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品上，使激光光斑位于所述样品两个电极中间，并使激光入射角为30°；最后，将所述样品置于杜瓦瓶中，使样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流。本发明方法可行性高，调控效果显著，且实施简便。

技术领域

本发明涉及半导体自旋电子学领域，具体涉及一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流的方法。

背景技术

由于改变电子自旋所需的能量远小于改变电子电荷所需的能量，因此自旋电子被广泛研究，希望能制备利用电子自旋的电子器件。而在自旋电子器件中，样品的自旋轨道耦合十分重要。自旋轨道耦合有Rashba自旋轨道耦合和Dresselhaus自旋轨道耦合，其中Rashba由结构反演不对称引起，Dresselhaus由体反演不对称引起。自旋轨道耦合与自旋电子的弛豫机制等息息相关，研究自旋轨道耦合有利于制备实用的自旋电子器件。

目前已知的调控半导体二维电子气Dresselhaus自旋轨道耦合的方法有制备不同阱宽的量子阱半导体样品，在半导体上施加应力等。制备不同阱宽的半导体样品成本较高，工序繁琐。在半导体上施加应力容易破坏样品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合的方法，该方法可行性高，调控效果显著，且实施简便。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：通过改变样品的温度调控GaAs/AlGaAs二维电子气中Dresselhaus自旋轨道耦合，具体包括如下步骤，

S1：用分子束外延设备生长GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品，并沉积铟电极；

S2：调整光路，使1064nm波长的激光入射到GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品上，使激光光斑位于所述样品两个电极中间，激光入射角为30°；

S3：将所述样品置于杜瓦瓶中，使样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流。

在本发明的实施例中，所述步骤S1中的条件为：用分子束外延法在（001）面GaAs衬底上生长GaAs/AlGaAs半导体二维电子气样品；样品的生长过程如下，首先在样品上生长10个周期GaAs/Al_0.3Ga_0.7As超晶格作为缓冲层，再生长大于1μm的GaAs缓冲层，然后生长30nm厚的Al_0.3Ga_0.7As，进行Si-δ掺杂后再生长50nm厚的Al_0.3Ga_0.7As，最后生长10nm厚的GaAs。

在本发明的实施例中，所述GaAs/AlGaAs二维电子气样品材料为单晶的GaAs/AlGaAs异质结，且在GaAs、AlGaAs二者的界面上形成二维电子气。

在本发明的实施例中，所述步骤S3的条件为：将所述样品置于杜瓦瓶中，通过由杜瓦瓶和温控箱组成的控温系统改变样品温度，以改变样品的Dresselhaus自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法可行性高，调控效果显著，且实施简便。

附图说明