自旋 PN 结晶: 巨型磁阻、可调圆偏振与自旋 Zener 滤波器
材料科学
2025-09-23 v1
摘要
我们展示了自旋 PN 结晶——具有自旋分裂引起的能带偏移的磁性半导体异构结——如何从根本上重新定义载流子传输机制。通过将该机制集成到Shockley 模型中，我们预测在小正向偏压下磁阻灵敏度可提高约 100 倍，其中由磁场对再组合寿命的指数调制放大了电阻变化。角动量守恒使得磁性可调的圆偏振发光成为可能：在两种中性区域中实现导带或价带的单独分裂，可实现近一半的偏振，而全局分裂则会降低发射相干性。此外，我们提出了一种“自旋 Zener 滤波器”，利用 (Ga, Mn)As 中的 1 eV 价带分裂，使得自旋依赖的势垒高度产生在电压选择窗口内的近 100% 自旋极化隧穿电流。这些结果将自旋 PN 结晶确立为磁性放大电子器件、偏振可编程光子器件以及无需铁磁接触的电压栅控自旋注入的通用设计范式。
关键词
引用
@article{arxiv.2509.16904,
title = {Spin PN Junctions: Giant Magnetoresistance, Tunable Circular Polarization, and Spin Zener Filter},
author = {Chun-Yi Xue and Gang Su and Bo Gu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.16904},
year = {2025}
}
备注
11 pages, 4 figures, 2 tables