[发明专利]改变GaAs/AlGaAs中Rashba自旋轨道耦合随温度变化的方法

说明书

本发明涉及一种改变GaAs/AlGaAs二维电子气中Rashba自旋轨道耦合随温度变化趋势的方法，通过改变GaAs/AlGaAs二维电子气样品温度和入射激光波长有效调控了半导体二维电子气的Rashba自旋轨道耦合随温度变化趋势。本发明的方法调控效果显著，实施简便。

技术领域

本发明涉及半导体自旋电子学领域，特别是一种改变GaAs/AlGaAs二维电子气中Rashba自旋轨道耦合随温度变化趋势的方法。

背景技术

改变电子自旋所需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。

自旋轨道耦合包括由结构反演不对称引起的Rashba自旋轨道耦合和体反演不对称引起的Dresshaus自旋轨道耦合。其中Rashba自旋轨道耦合能通过电场，界面不对称及温度等因素改变。

Rashba自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流作为一种在能通过宏观实验测量的实验参数，其通常情况下被用于研究各类半导体材料的自旋轨道耦合效应。本发明中通过测试GaAs/AlGaAs二维电子气中Rashba自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流研究Rashba自旋轨道耦合随温度变化趋势。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种改变GaAs/AlGaAs二维电子气中Rashba自旋轨道耦合随温度变化趋势的方法，通过改变入射激光波长改变GaAs/AlGaAs二维电子气中Rashba自旋轨道耦合随温度变化趋势。

本发明采用以下方案实现：一种改变GaAs/AlGaAs二维电子气中Rashba自旋轨道耦合随温度变化趋势的方法，包括以下步骤：

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；

步骤S2：调整光路，使激光光斑位于样品两个电极中间，激光的入射角度为30°；

步骤S3：使入射激光波长为1064nm，将样品置于杜瓦瓶中，控制样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的Rashba自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流；

步骤S4：使入射激光波长为532nm，将样品置于杜瓦瓶中，控制样品温度由77K至室温300K变化，测量样品随温度变化的Rashba自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流。

进一步地，步骤S1具体为：用分子束外延法在GaAs衬底上生长半导体量子阱样品；样品的生长过程为：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 GaAs/AlGaAs异质结的界面上形成二维电子气。

进一步地，所述步骤S3与步骤S4中，样品温度的控制通过杜瓦瓶和温控箱组成的温控系统。

进一步地，通过改变入射激光波长改变Rashba自旋轨道耦合随温度变化趋势。

进一步地，入射激光波长分别为1064nm波长和532nm波长。其中1064nm波长激光可引起载流子的子带间激发，532nm波长激光可引起载流子的带间激发。

进一步地，由于Rashba自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流和Rashba自旋轨道耦合成正比，因此本发明通过Rashba自旋轨道耦合引起的圆偏振光致电流研究Rashba自旋轨道耦合随温度变化趋势。