InSb量子阱中Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合作用参数的独立调控

发布时间：2023-12-13 18:32

　　InSb是一种窄带隙材料,它具有大的朗德g因子,高室温迁移率和大的自旋轨道相互作用。鉴于其优越的材料特性,InSb体材料以及InSb量子阱器件在新电子器件^[1][2]和磁阻器件^[3][4]的研发以及自旋电子学^[5]研究中都引起了人们的广泛关注。通常半导体异质结结构的自旋轨道耦合效应来自于两种不同的反演不对称性:结构反演不对称性和体反演不对称性。体反演不对称性是由于两种不同元素组成的闪锌矿结构化合物缺乏体对称中心引发的,由此导致的Dresselhaus自旋分裂,包括线性和立方平面波矢量项。结构反演不对称性是由于量子阱结构自身的不对称性导致的,由其得到的Rashba自旋分裂项在波矢中是线性的。通过调节Rashba和Dresselhaus效应的相对大小可以有效抑制自旋弛豫,从而延长自旋寿命,因此实现Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合参数的独立调控对自旋电子器件的研发和自旋电子学研究都具有重要意义。目前对自旋轨道耦合的调控已在多种低维异质结体系中实现。利用外加栅极电压改变量子阱器件的结构反演对称性是调控Rashba...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 InSb的性质及应用
    1.2 自旋轨道耦合作用压力和栅极电压的研究现状
    1.3 本论文研究意义
    1.4 本论文研究内容
第二章 二维电子系统中的相关理论
    2.1 自旋轨道耦合
    2.2 Dresselhaus自旋轨道耦合
    2.3 Rashba自旋轨道耦合
    2.4 弱局域化介绍
        2.4.1 弹性平均自由程
        2.4.2 退相位长度
        2.4.3 磁特征长度
        2.4.4 自旋轨道长度
    2.5 弱局域化
        2.5.1 弹性散射和非弹性散射
        2.5.2 弱局域化
    2.6 反弱局域化
    2.7 理论模型和拟合参数
    2.8 材料的介绍
    2.9 InSb量子阱结构
    2.10 二维电子气
第三章 Hall Bar制造和样品安装
    3.1 介绍
    3.2 光刻技术
    3.3 湿蚀刻
    3.4 欧姆接触
    3.5 顶层栅极准备
    3.6 使用原子层沉积(ALD)技术制造Top gate
        3.6.1 原子层沉积技术简介
        3.6.2 顶栅制造
    3.7 顶栅金属化
    3.8 连接线
    3.9 PPMS综合物性测量系统
    3.10 压力传感器介绍
    3.11 样品安装
    3.12 样品加压
    3.13 压力校准
第四章 InSb量子阱自旋轨道耦合的原位调控
    4.1 介绍
    4.2 温度与反弱局域化的关系
    4.3 栅极电压、压力对自旋轨道耦合的影响
    4.4 实验结果的理论拟合
    4.5 ILP理论拟合结果
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：3873733