[实用新型]一种基于自旋注入的电控自旋发光二极管器件

权利要求书

1.一种基于自旋注入的电控自旋发光二极管器件，其特征在于：包括导电基片、层叠设置于导电基片上表面的p型氮化物、电子阻挡层、量子阱有源区、n型氮化物，氮化硼电子隧穿层、自旋注入层、盖层；所述自旋注入层的磁矩取向通过电场调控，通过电场调控自旋注入层的磁矩取向在平内与垂直方向上快速翻转，分别在发光二极管的侧向与正向产生具有自旋极化的旋光。

2.如权利要求1所述一种基于自旋注入的电控自旋发光二极管器件，其特征在于：所述导电基片采Au、Ag、Cu、Al、Mg、Zn、Mo、Ir、W、Ti、Pt、Ta、Ni、Fe、Sn金属中的一种或其合金。

3.如权利要求1所述一种基于自旋注入的电控自旋发光二极管器件，其特征在于：所述p型氮化物采用Mg掺杂或Mg-Si共掺的GaN、In_xGa_1-xN、Al_xGa_1-xN、AlN中的一种，其厚度为10～200nm，掺杂浓度范围为10¹⁶～10²¹cm^-3。

4.如权利要求1所述一种基于自旋注入的电控自旋发光二极管器件，其特征在于：所述电子阻挡层采用Mg掺杂或Mg-Si共掺的p型高Al组分Al_xGa_1-xN、p型高Al组分Al_xGa_1-xN/GaN多量子阱的一种，其厚度为2～15nm，所述Al_xGa_1-xN/GaN多量子阱的周期为1～15。

5.如权利要求1所述一种基于自旋注入的电控自旋发光二极管器件，其特征在于：所述量子阱有源区采用In_xGa_1-xN/GaN、Al_xGa_1-xN/GaN、Al_xGa_1-xN/Al_yGa_1-yN量子阱中的一种，其周期为1～20，厚度为2～15nm。

6.如权利要求1所述一种基于自旋注入的电控自旋发光二极管器件，其特征在于：所述n型氮化物采用Si掺杂的GaN、In_xGa_1-xN、Al_xGa_1-xN、AlN中的一种，其厚度为100～1000nm，掺杂浓度范围为10¹⁶～10²¹cm^-3。

7.如权利要求1所述一种基于自旋注入的电控自旋发光二极管器件，其特征在于：所述氮化硼电子隧穿层采用1～5分子层氮化硼二维材料。

8.如权利要求1所述一种基于自旋注入的电控自旋发光二极管器件，其特征在于：所述自旋注入层采用Co/Pt、Fe/Pt、CoFe/Pt、CoFeB/Pt、Co/Au、Fe/Au、CoFe/Au、CoFeB/Au、Co/Ta、Fe/Ta、CoFe/Ta、CoFeB/Ta层叠材料中的一种或其组合，其厚度为20～100nm，所述层叠的周期为2～20。

9.如权利要求1所述一种基于自旋注入的电控自旋发光二极管器件，其特征在于：所述盖层采用Pt、Au、Ta中的一种或其组合，其厚度为10～50nm。

10.如权利要求1所述一种基于自旋注入的电控自旋发光二极管器件，其特征在于：所述自旋注入层的磁矩取向可通过电场调控是采用电场在金属叠层界面处引入的非对称面内Rashba场实现自旋取向在平内与垂直方向上快速翻转。