[发明专利]一种高极化度自旋注入与检测结构

权利要求书

1.一种高极化度自旋注入与检测结构，其特征在于，包括：

一衬底；

一缓冲层，生长在衬底之上，用于平滑衬底；

一重掺杂下电极层，生长在缓冲层之上，用于做欧姆接触和提供复合发光所需的空穴；

一LED结构P区，生长在重掺杂下电极层之上；

一多量子阱结构，该多量子阱结构中各量子阱距离注入结的距离不同，量子阱的宽度不同，用于通过光探测的方法得到注入电流的自旋极化度和空间分辨的自旋迟豫信息；

一LED结构N区，生长在多量子阱结构之上；

一铁磁性半金属薄膜，生长在LED结构N区之上，作为自旋电子流的注入源。

2.根据权利要求1所述的高极化度自旋注入与检测结构，其特征在于，所述衬底采用的材料为半绝缘GaAs，在该衬底上生长各层外延材料。

3.根据权利要求1所述的高极化度自旋注入与检测结构，其特征在于，所述缓冲层采用的材料为半绝缘GaAs。

4.根据权利要求1所述的高极化度自旋注入与检测结构，其特征在于，所述重掺杂下电极层采用的材料为p⁺-GaAs，厚度是100nm，掺杂浓度n＝1×10¹⁸cm^-3。

5.根据权利要求1所述的高极化度自旋注入与检测结构，其特征在于，所述LED结构P区采用的材料为p⁺-Al_0.1Ga_0.9As，厚度为100nm，掺杂浓度n＝1×10¹⁸cm^-3。

6.根据权利要求1所述的高极化度自旋注入与检测结构，其特征在于，所述多量子阱结构包括依次生长的：

第一势垒层，厚度100nm；

第一势阱层，厚度20nm；

第二势垒层，厚度25nm；

第二势阱层，厚度12nm；

第三势垒层，厚度25nm；

第三势阱层，厚度8nm；以及

第四势垒层，厚度10nm；

其中，第一至第四势垒层所用材料为非掺杂Al_0.1Ga_0.9As，第一至第三势阱层所用材料全部为非掺杂GaAs，且势垒层和势阱层交替生长的方式形成了三个量子阱。

7.根据权利要求1所述的高极化度自旋注入与检测结构，其特征在于，所述LED结构N区采用的材料为n⁺-Al_0.1Ga_0.9As，厚度为5nm，掺杂浓度n＝4×10¹⁸cm^-3。

8.根据权利要求1所述的高极化度自旋注入与检测结构，其特征在于，所述铁磁性半金属薄膜采用的材料为Co₂FeAl，厚度为10nm。