自旋检测

分子束外延技术(MBE) 10cm-3

自旋检测

光学检测和电学检测是自旋检测的两种方法。光学检测方法应用较早且比较成熟。Fiederling[1]和Ohno[2]分别于1999年和2000年在实验上对自旋极化的光学检测进行了研究。Fiederling利用自旋极化的发光二极管对自旋极化的光学检测进行了研究，Ohno则是利用EL谱测量光的偏振度，进而确定电子的自旋极化率。光学方法可以避免其他电学效应的影响。电学检测是利用半导体/铁磁界面的自旋相关输运性质。欧姆接触作为集电极在实验上已经实现，为了有效的探测电子的自旋总数，要求从半导体到铁磁体的接触是球形或隧道的[3]。非平衡自旋总数的化学势的电势测量也是自旋探测技术的一种[4]。

目前，自旋极化电子的高效注入、自旋霍尔效应和自旋流的产生与探测成为自旋电子学中热门的研究专题。最近实验得出，自旋极化电子从铁磁金属注入到半导体能够获得较高的极化率。如今，自旋霍尔效应为自旋流的产生与探测提供了新的途径与方法，因其逆自旋霍尔效应能够将自旋流转化为电流，从而使得难以测量的自旋流可以直接用电学方法测量[5]。利用自旋霍尔效应在半导体中产生自旋流的方法也可以实现自旋电子的注入自旋电子从铁磁物质注入金属也可获得较高的极化率[6]。在半导体量子结构中，还有自旋产生与注入的其他方式，圆偏振光所激发的自旋转移；铁磁材料向半导体的自旋极化注入；自旋filter效应所导致的自旋极化等等。

[1] FIEDERLING R,REUSCHER G,OSSAU W,et al.Injection and detection of a spin-polarized current in a light-emitting diode[J].Nature,1999,402:787

[2]OHNO Y,YOUNG D K,BESCHOTEN B,et al. Electrical spin injection in a ferromagnetic semiconductor heterostructure[J].Nature,2000,402:790

[3] Rashba E I．Theory of electrical spin injection: Tunnel contacts as a solution of the conductivity mismatch problem.Phys Rev B，2000，62：R16267

[4] Hammar P R，Johnson M．Potentiometric measurements of the spin-split subbands in a two-dimensional electron gas.Phys Rev B，2000，61：7207

[5]鲁楠，刘之景.自旋电子学研究的最新进展. 2010年微纳电子技术第47卷第1期11

[6] HANBICKI A T，KIOSEOGLOU G，HOLUB M A，et a1．Electrical spin injection

from Fe into ZnSe(001) [J]．Appl Phys Lett，2009，94 (8)：082507:1．