[发明专利]一种自旋电子器件及其制备方法、调控方法

权利要求书

1.一种自旋电子器件，其特征在于：包括基体，以及在基体表面由下至上层叠设置的：

LED构件层；

势垒层；

铁磁材料层，以及

二维外尔半金属层；

其中，所述二维外尔半金属层选自MoTe₂、WTe₂、PtTe₂和TaTe₂中的一种；所述铁磁材料层选自CoFeB合金、Co-Ni多层膜、Co-Tb合金和Co-Gd合金中的一种，所述势垒层选自MgO、Al-O中的一种。

2.根据权利要求1所述的自旋电子器件，其特征在于：所述的二维外尔半金属层为MoTe₂、WTe₂和PtTe₂中的一种；所述的铁磁材料层为CoFeB合金或Co-Ni多层膜；所述的势垒层为MgO。

3.根据权利要求1或2所述的自旋电子器件，其特征在于：所述的二维外尔半金属层的厚度为1～60nm，所述的铁磁材料层的厚度为0.8～10nm，所述的势垒层的厚度为1～3nm。

4.根据权利要求3所述的自旋电子器件，其特征在于：所述的二维外尔半金属层的厚度为1～6nm，所述的铁磁材料层的厚度为1.2～6nm，所述的势垒层的厚度为2.5～3nm。

5.根据权利要求1所述的自旋电子器件，其特征在于：所述的LED构件层为GaAs量子阱构成的LED。

6.根据权利要求5所述的自旋电子器件，其特征在于：所述的GaAs量子阱构成的LED在P型GaAs衬底表面由下至上的层叠设置有：P型GaAs缓冲区、P型GaAs层、I型GaAs层、I型InGaAs量子阱层、I型GaAs层及N型GaAs层。

7.根据权利要求6所述的自旋电子器件，其特征在于：所述的P型GaAs衬底、P型GaAs层、I型GaAs层、I型GaAs层及N型GaAs层的厚度各自为30-100nm；所述P型GaAs缓冲区的厚度为300～800nm，所述I型InGaAs量子阱层的厚度为3～15nm。

8.根据权利要求1所述的自旋电子器件，其特征在于：所述的基体选自GaAs片、Si片、SiO₂/Si片、云母片、石英片、蓝宝石中的一种。

9.如权利要求1-8任一项所述自旋电子器件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

通过分子束外延法在基体上逐层生长LED构件层；

通过磁控溅射镀膜法或分子束外延法在所述LED构件层上生长势垒层；

通过磁控溅射镀膜法在所述势垒层上生长铁磁材料层；以及

在所述铁磁材料层上生长二维外尔半金属层，所述生长采用的方法选自分子束外延法、磁控溅射镀膜法和化学气相沉积法。

10.如权利要求1-8任一项所述自旋电子器件的调控方法，其特征在于：包括：利用电流在二维外尔半金属层的表面上流过，获得自旋向下的电子，所述自旋向下的电子与铁磁材料层中的垂直磁矩发生作用，所述铁磁材料层的磁矩发生翻转，实现电流-自旋流的转换。