稀磁半导体——自旋和电荷的桥梁.pdfVIP

维普资讯 评 述 稀磁半导体—— 自旋和电荷的桥梁术 常 凯 夏建白 (中国科学院半导体研究所 超晶格和微结构国家重点实验室 北京 100083) 摘 要 稀磁半导体可能同时利用载流子的自旋和电荷 自由度构造将磁、电集于一体的半导体器件．尤其是铁 磁半导体材料的出现带动了半导体 自旋电子学的发展．室温铁磁半导体材料的制备，半导体材料中有效的自旋注 入，以及 自旋在半导体结构中输运和操作 已成为目前半导体 自旋 电子学领域中的热门课题．稀磁半导体呈现出强 烈的自旋相关的光学性质和输运性质，这些效应为人们制备半导体 自旋电子学器件提供了物理基础． 关键词 半导体物理，自旋电子学，综述，稀磁半导体 Dilutedmagneticsemiconductors bridgingspin andcharge CHANGKai~ XIA Jian．Bai (NationalKeyLaboratoryforSuperlatticeandMicrostructure，InstituteofSemiconductor，ChineseAcademyofSciences，Beijing 100083，China) Abstract Dilutedmagneticsemiconductorscouldbeusedtoconstructmagneticandelectronicdevicethatu- tilizesimultna eouslythespinandchargedegreesoffreedom ofcarrier．Recentresearchonferromagneticsemi- conductors hasstimulatesthedevelopmentofspintronics．Thefabricationofroom-temperatureferromagnetic semiconductors，high-efficiencyspininjection，andspinmanipulationnadtrnasportinsemiconductorshaveat- tractedconsiderableinterestinthepastfew years．Dilutedmagneticsemiconductors exhibitstrongspin-depend- entopticalandtrnasportproperties，andtheseeffectsprovideaphysicalbasisforsemiconductorspintronicsde- vices． Keywords semiconductorphysics，spintronics，review，dilutedmagneticsemiconductor 光、电于一体的，低功耗的新型半导体电子器件 ¨． 1 引言 2 稀磁半导体研究的历史与现状 现代信息技术实现了信息的存储和处理，信息 的存储是利用了磁性材料的磁矩，而信息的处理则 稀磁半导体的研究可以上溯到20世纪的60年 依靠半导体芯片中载流子的电荷运动得以实现．长 代 ，前苏联和波兰科学家研究了磁性半导体材料中 期以来，人们有一个 自然的想法：能否构造将磁、电 的光学和电学特性．当时所研究的磁性半导体材料 集于一体的半导体器件．同时利用 自旋和电荷 自由 大多是天然的矿石，居里温度在 100K以下，其导电 度最为成功的的电子器件是由多层铁磁金属膜制备 特性接近绝缘体．第二次研究热潮开始于20世纪的 的磁盘读写头，而几乎所有的半导体器件都是利用