氧化锌半导体自旋注入和自旋过滤的研究

自旋过滤和自旋注入是自旋电子学器件研究中的核心物理问题，本项目拟在制备高性能ZnO稀磁半导体量子阱结构的基础上，对上述科学问题开展深入研究。我们拟采用已掌握的高质量ZnO单晶薄膜分子束外延生长技术，制备有锐利界面的ZnO/ZnMgO异质结和以ZnCoO为阱层的双垒层自旋共振隧穿二极管（RTD）。利用ZnCoO阱层中较强的p-d相互作用，研究在磁场下的Zeeman分裂效应，通过调节量子阱外加电场，实现自旋向上或者自旋向下电子的可控共振遂穿，进一步研究ZnO量子阱结构中的薄膜组分以及势垒高度和阱厚度对自旋注入和自旋过滤特性的影响，以获得自旋共振隧穿二极管的优化结构；并探索研究ZnO自旋电子学原型器件。目前国际上在该课题的研究刚刚起步，相关研究报道很少，正是开展这方面研究的最佳时机，本项目可以填补我国在这一重要课题上的空白，推动ZnO半导体自旋电子学器件的发展。