非本征自旋流的调控以及Si体系中自旋流的产生和探测的实验研究

本计划拟重点研究Si材料中纯自旋流的产生、探测以及调控。利用非本征效应，我们提出两种在Si中产生纯自旋流的实验方案，一种是利用横向电场下费米面附近的电子的自旋相关散射，另一种是利用垂直电场隧穿注入的热电子的动量弛豫过程中的自旋相关散射。我们将主要利用Kerr效应和非定域磁阻效应来探测自旋流（或自旋霍耳效应）并能定量给出该体系中自旋霍耳电导率的数量级。通过对产生非本征自旋流的各种自旋相关散射机制进行深入的实验研究从而找到影响并能有效调控非本征自旋流产生效率的途径（包括杂质类型、杂质浓度以及电荷浓度等），期望最终有可能在室温下观测到自旋流从而为自旋电子学器件提供新的材料突破。在非本征自旋流的产生和调控机制的研究中，我们还将同时选取具有长自旋相干时间（如ZnO）和大的自旋-轨道耦合系数（如CdTe）的两类典型材料进行探索，以期在室温下观察到较强的自旋霍耳效应和得到较大的自旋霍耳电导率新系统。