半导体结构中的自旋扩散与注入：电场效应
材料科学
2009-11-07 v1
摘要
在半导体自旋电子器件中,半导体通常轻掺杂且非退化,中等电场可支配载流子运动。我们最近推导了一种包含电场效应和非退化电子统计的半导体自旋极化漂移扩散方程,并确定了一种类似于金属中不存在的高场扩散 regime。本文将该自旋漂移扩散方程应用于若干典型注入结构,如 FM/NS, FM/NS/FM 和 FM/NS/NS 结构,广泛研究了从铁磁体 (FM) 注入到非磁性半导体 (NS) 的自旋注入。我们发现,在高场 regime 下,从铁磁体注入自旋到半导体可提高几个数量级。对于具有界面势垒的注入结构,电场进一步显著增强了自旋注入。在 FM/NS/FM 结构中,高电场破坏了两种磁体在低场下的对称性,即两种磁体在自旋注入中同等重要,而自旋注入随后由载流子流入半导体的磁体局部决定。场诱导的自旋注入增强应对高度掺杂非磁性半导体 (NS) 的存在也不敏感,因此 FM/NS/NS 结构也应在高场下表现出有效的自旋注入。此外,高场显著降低了最近一次实验中观察到的磁阻。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0206321,
title = {Spin diffusion and injection in semiconductor structures: Electric field effects},
author = {Z. G. Yu and M. E. Flatte},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0206321},
year = {2009}
}