[实用新型]一种自旋光电子器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体光电子技术领域，尤其涉及一种自旋光电子器件。

背景技术

在量子力学中，自旋是粒子所具有的内禀角动量引起的，虽然有时会与古典力学中的自转相类比，但实际上本质是迥异的，古典意义中的自转，是物体对于其质心的旋转，比如地球每日的自转是顺着一个通过地心的极轴所作的转动，而其中自旋光电子学的研究方向分为磁场效应和自旋注入两个方面，研究表明，外加低磁场能够显著改变非磁性有机半导体材料的光致发光，注入电流、点致发光和光电流，这成为有机半导体材料的磁场效应，近年来，非磁性有机半导体材料的磁场效应引起了广泛的关注和研究兴趣，首先，有机半导体材料的磁场效应是强有力的实验手段，用以研究有机电学、光学和光电器件中电荷传输和激发态中的有用和无用过程，为解决电荷传输和激发态过程中的瓶颈问题提供有效地实验手段，为实现磁-光-电多功能集成提供科学原理，尤其是磁场效应能够为提高能量转换效率。而现有的技术中，存在极化电子的自旋效率过低、性能不稳定等问题。

实用新型内容

为了解决上述背景技术中提到的问题，本实用新型提供一种自旋光电子器件。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种自旋光电子器件，包括强磁性体，所述强磁性体内部产生若干个自旋极化电子，所述强磁性体的顶部两端分别设有源电极和漏电极，所述强磁性体的一侧设有内腔，且内腔中设有半导体二维电子气体，所述内腔的外顶壁分别设有输出电极和栅电极，且输出电极和栅电极之间设有输入电极，所述源电极和漏电极的下端均设有砷化铟镓，所述源电极和漏电极之间设有砷化铟铝，且砷化铟镓和砷化铟铝之间填充有半导体二维电子气体，所述砷化铟铝的上端设有肖特基势垒，且肖特基势垒上端连接有外加电压，所述源电极的一端设有第一铁磁电极，且第一铁磁电极的一端接入地线，所述漏电极的一端设有第二铁磁电极，且第二铁磁电极接入电源线，所述第一铁磁电极和第二铁磁电极的上端中部设有圆偏振光。

优选地，所述强磁性体的内壁一侧设有磁性金属层，且磁性金属层的厚度为1-20nm。

优选地，所述磁性金属层外部设有惰性金属保护层，且惰性金属保护层的厚度为1-5nm。

优选地，所述源电极和漏电极均为金属蔽光电极。

优选地，所述肖特基势垒外部设有绝缘氧化物薄膜层，且绝缘氧化物薄膜层为氧化镁薄膜层，所述氧化镁薄膜层的厚度为1-5nm。

本实用新型中，自旋光电子器件是用作为硬磁盘驱动器的GMR读出头器件，其结构是两端分别为强磁性体，中间夹层为一层非磁性金属构成，且一端强磁性体的磁化方向固定，另一端一端强磁性体的磁化方向可来回改变，两端强磁性体的上端分别设置有源电极和漏电极，而肖特基势垒外部设有绝缘氧化物薄膜层，且绝缘氧化物薄膜层为氧化镁薄膜层，所述氧化镁薄膜层的厚度为1-5nm，能够超快、高效地向半导体量子点中注入自旋极化的载流子，在工作时，当读出头沿着磁盘上的一条数据轨移动时，数据1和0所产生的微小磁场变化将使第二层铁磁性金属的磁化方向来回改变；当二者的磁化方向平行时，只有自旋取向为优先方向的电子比较容易通过非磁性金属层而在导线中流过，而当二者的磁化方向反平行时，所有电子的流动都将受到阻碍，这就使得可探测微弱磁场的变化，使读出灵敏度和分辨率提高，且强磁性体的内壁一侧设有磁性金属层，磁性金属层外部设有惰性金属保护层，且惰性金属保护层的厚度为1-5nm，磁性金属层的厚度为1-20nm，大大提高了电子器件性能，使硬盘体积越来越小，而容量越来越大。本实用新型光电子器件的运行效率高，性能更稳定，该装置使用便捷巧妙，适宜广泛推广。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种自旋光电子器件的立体图；

图2为本实用新型提出的一种自旋光电子器件的源电极和漏电极结构示意图；

图3为本实用新型提出的一种自旋光电子器件的铁磁电极局部结构示意图。

图中：1、强磁性体；2、自旋极化电子；3、源电极；4、输出电极；5、输入电极；6、栅电极；7、漏电极；8、半导体二维电子气体；9、砷化铟镓；10、砷化铟铝；11、肖特基势垒；12、第一铁磁电极；13、第二铁磁电极；14、外加电压；15、圆偏振光。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。