[发明专利]一种测量三维拓扑绝缘体中电流诱导自旋极化的方法

说明书

本发明涉及一种测量三维拓扑绝缘体中电流诱导自旋极化的方法。包括：制备Bi₂Te₃薄膜样品并在其上沉积矩形的钛金电极；将样品安装在真空杜瓦瓶中；激光器发出的光依次通过、衰减片、斩波器、起偏器、光弹性调制器以及透镜，以一定入射角照射在真空杜瓦瓶中样品两电极连线的中点；使用电流前置放大器给样品施加向电压和反向电压，通过锁相放大器分别提取出普通光电导电流和圆偏振光相关的光电流；通过公式计算得到某一个电压或电场下的圆偏振光电导差分电流，该圆偏振光电导差分电流的大小反映了电流诱导自旋极化的大小。本发明方法较为简单、快捷，便于日后推广。

技术领域

本发明属于自旋电子学领域，具体涉及一种测量三维拓扑绝缘体中电流诱导自旋极化的方法。

背景技术

理想的三维拓扑绝缘体是体内绝缘、表面导电的新型量子态物质，其表面态电子是自旋动量锁定的狄拉克型的电子态，能够抑制非磁性杂质的无序背散射，在自旋电子学器件领域和量子计算领域具有很好的应用前景。Bi₂Te₃是典型的三维拓扑绝缘体，具有较好的应用前景，因此受到人们的广泛关注。

为了实现自旋电子学器件，必须实现电子的自旋极化。电流诱导自旋极化提供了一种通过电学方法实现自旋极化的手段。但是这种电子自旋极化的探测具有较大的难度，目前普遍的采用的方法主要有两种，一种是通过测量克尔转角的方法来测量自旋极化，另外一种方法是通过在样品上引入磁性结来进行探测。这两种方法的测量系统较为复杂，测量难度较大。因此，迫切需要提出一种较为简便的测量三维拓扑绝缘体中电流诱导自旋极化的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量三维拓扑绝缘体中电流诱导自旋极化的方法，该方法有利于简单、快捷、有效地测量三维拓扑绝缘体Bi₂Te₃中电流诱导自旋极化。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种测量三维拓扑绝缘体中电流诱导自旋极化的方法，包括如下步骤：

步骤S1、用分子束外延技术在(111)晶面的Si衬底上生长三维拓扑绝缘体Bi₂Te₃薄膜，通过电子束蒸发设备在三维拓扑绝缘体Bi₂Te₃薄膜上蒸发一对矩形电极；

步骤S2、将三维拓扑绝缘体Bi₂Te₃放置在真空杜瓦瓶中，并采用银丝作为电极的引线，将电极引线焊接到杜瓦瓶的接线柱上，然后通过杜瓦瓶的接线柱将三维拓扑绝缘体Bi₂Te₃上的两个电极与电流前置放大器的输入端相连；

步骤S3、激光器发出的激光依次经过衰减片、斩波器、起偏器、光弹性调制器和透镜，照射在三维拓扑绝缘体Bi₂Te₃薄膜上两电极连线的中点，激光入射面与两电极连线垂直；