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半導体ナノ構造におけるスピン光起電力の発生と光デバイスへの応用

半导体纳米结构中自旋光伏力的产生及其在光学器件中的应用

基本信息

批准号：
05J08601
负责人：
早藤潤人
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

初年度、二年度、我々はスピン依存光学遷移とスピン依存拡散電流を組み合わせた円偏光検出素子(Spin-Photodiode)を提案しp-InGaAs/n-AlGaAs構造のエネルギー不連続の大きさよりも大きい順方向バイアスを印加した時、スピン偏極電子が注入されればスピン起電力の効果が出現することがわかった。またp-n接合のスピン起電力めモデルを発展させ、磁気二色性の効果も取り込んだモデルを構築しキャリアのスピン偏極から発生するスピン依存光電流と磁気二色性から発生する電流差を定量的に見積もることができたが、見積もったスピン偏極率は小さかった。そして最終年度にあたる本年度はp-nヘテロ接合において検出されたスピン偏極率が小さくなってしまった原因を探索した。考えられる原因は二つあり、一つ目はp-nヘテロ接合内で発生する空乏層の存在、二つ目はヘテロ界面でのバンド不連続によるスピン偏極率の劣化である。前者はイオン化ドナー・アクセプターによる内部電界によるスピン偏極率の劣化である。この影響は現在のところ明らかにされておらず、散乱されたキャリアに対してスピンを緩和させる有効磁場として働くかもしれない。この影響を光学的手法で調べた結果、拡散支配伝導では空乏層を横切るキャリアのスピン偏極率はほとんど低下しないことを明らかにした。後者のキャリアのスピン偏極率と伝導帯のエネルギー障壁の関連性を実験的に調べだ。それは二年度に構築したスピン輸送モデルを再検討する結果となった。すなわち、p層に注入された電子キャリアのホットエレクトロン状態が伝導帯のエネルギー不連続を解消する効果となって顕れている。以上のように三年間で半導体構造のみでスピン検出の礎を築いたといえる。

In the first and second years, I proposed the Spin-Photodiode (Spin-Photodiode) based on the current-dependent optical transfer group's proposal - InGaAs/n- AlGaAs Structure When the polarized electrons are injected into the device, the electric power effect appears.またp-n bonding power and magnetic dichroismのeffectもtakeり込んだモデルをconstructedしキャリアのスピン极polarから発生するスピンdependent photocurrent and magnetic dichroism から発生するcurrent differenceをquantitativeにSee the plot of the plot, see the plot of the plot, and see the plot of the plot.そしてlast yearにあたるthis yearはp-nヘテロjointにおいて検出されたスピン小さくなってしまったreasonをExplorationした. The cause of the test is the depletion layer inside the joint. There is a problem with the two-dimensional interface and the non-connected polarization rate. The former is the result of the deterioration of the polarity of the internal electric boundary of the はイオンドナー・アクセプターによる. The impact of the current situationアに対してスピンをeasing させるeffective magnetic fieldとして働くかもしれない. The influence of the optical method is the adjustment of the result, the scattering control is the guide and the depletion layer is cross-cut. The polarization rate of the るキャリアのスピン is low and the light is low. The latter's polarization rate is the correlation between the polarity and the barrier. In the second year of the construction of the second year of the project, the project was completed and the results of the project were transferred to the project.すなわち, p-layer injection されたelectronic キャリアのホットエレクトロン-like The state of the guide is not connected and the effect is eliminated. The above-mentioned semiconductor structure has been built over the past three years.