[发明专利]基于Fe3N/GaN异质结构的自旋发光二极管及其制备方法

说明书

基于Fe₃N/GaN异质结构的自旋发光二极管及其制备方法，所述自旋发光二极管结构上自下而上包括：基板、粘结层、P电极、P‑GaN层、有源层、N‑GaN层、Fe₃N薄膜层、电极；所述制备方法，包括如下步骤：步骤1，使用商业GaN基普通发光二极管作为本底二极管，其结构包括基板、粘结层、P电极、P‑GaN层、有源层、N‑GaN层；步骤2，在步骤1中的GaN基普通发光二极管上利用磁控溅射方法溅射一层(002)取向的Fe₃N薄膜层；步骤3，将步骤2中所得的样品表面利用标准技术制备Cr/Cu欧姆接触电极。本发明通过自旋注入层材料的选择，使得自旋注入层与自旋输运层的电导更匹配，进而提高自旋注入效率。

技术领域

本发明涉及一种基于Fe₃N/GaN异质结构的自旋发光二极管及其制备方法，可应用在光学通讯以及液晶显示等领域。

背景技术

自旋电子学，也称磁电子学。它利用电子的自旋和磁矩，使固体器件中除电荷输运外，还加入电子的自旋和磁矩。是一门新兴的学科和技术。应用于自旋电子学的材料，需要具有较高的电子极化率，以及较长的电子自旋弛豫时间。许多新材料，例如磁性半导体、半金属等，近年来被广泛的研究，以求能有符合自旋电子元件应用所需要的性质。

传统自旋发光二极管的自旋注入层通常由Fe等铁磁金属材料制备，因此自旋注入层与自旋输运层的电导不匹配，进而导致了自旋注入效率低。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于Fe₃N/GaN异质结构的自旋发光二极管及其制备方法。

基于Fe₃N/GaN异质结构的自旋发光二极管及其制备方法，所述自旋发光二极管，结构上自下而上包括：基板、粘结层、P电极、P-GaN层、有源层、N-GaN层、Fe₃N薄膜层、电极；

所述制备方法，包括如下步骤：

步骤1，使用商业GaN基普通发光二极管作为本底二极管，其结构包括基板、粘结层、P电极、P-GaN层、有源层、N-GaN层；

步骤2，在步骤1中的GaN基普通发光二极管上利用磁控溅射方法溅射一层(002)取向的Fe₃N薄膜层；

步骤3，将步骤2中所得的样品表面利用标准技术制备Cr/Cu欧姆接触电极。

进一步地，所述步骤2中，溅射Fe₃N薄膜层，其中，铁靶的纯度不低于99.99%，条件为载气：N₂和Ar₂，N₂流量：10 sccm，Ar₂流量：90 sccm，溅射压强：0.5 Pa，溅射功率：100W，溅射厚度：30-80 nm，衬底温度：400 ºC。

本发明通过自旋注入层材料的选择，使得自旋注入层与自旋输运层的电导更匹配，进而提高自旋注入效率。

附图说明

图1为本发明所述自旋发光二极管的结构示意图。

图中，1-基板，2-粘结层，3-P电极，4-P-GaN层，5-有源层，6- N-GaN层，7-Fe₃N薄膜层，8-电极。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

基于Fe₃N/GaN异质结构的自旋发光二极管及其制备方法，其中：

所述自旋发光二极管，参照图1，其结构上自下而上包括：基板1、粘结层2、P电极3、P-GaN层4、有源层5、N-GaN层6、Fe₃N薄膜层7、电极8。