【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于半導體自旋電子學的，具體涉及一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法。
技術介紹
1、自旋軌道耦合是自旋電子學的核心指標，因此，自旋軌道耦合的有效調控對自旋電子器件的設計和應用具有重要意義。實際材料體系中，自旋軌道耦合相互作用誘導具有不同自旋取向的能級發生劈裂，能級劈裂的差值稱自旋軌道劈裂（spin-orbit?splitting,sos）。自旋軌道耦合劈裂的大小表征耦合強度的強弱。
2、過渡金屬硫化物(mx2,m=mo,w,?x=s,se,te)憑借優異光電性能和強自旋軌道耦合在自旋電子學領域廣受關注。由于過渡金屬硫化物是非磁材料，傳統調控自旋軌道耦合的技術手段，例如施加特斯拉量級的外加磁場，自旋軌道耦合的變化量十分微弱，且成本巨大；另一種相對經濟的手段是在材料體系中引入磁性襯底，但這種手段無法實現自旋軌道耦合的進一步調控，應用十分有限。另一方面，由于材料體系本身具有較高的對稱性，通過外加電場的手段產生的rashba自旋軌道耦合與本征的自旋軌道耦合相比而言依舊十分微弱，效率低。此外，摻雜、應力、輻照等手段都曾被文獻報道，但這些方案在實際應用中操作不便、效率不高，極大地限制了過渡金屬硫化物在自旋電子器件的應用。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，通過構造異質結，提升傳統外加電場調控自旋軌道耦合的效率；此外，電場可調控異質結的費米能級，誘導過渡金屬硫化物之間實現電荷轉移和
2、為了達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、本專利技術的一個方面，提供了一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，適用于過渡金屬硫化物半導體異質結，包括以下步驟：
4、針對過渡金屬硫化物半導體異質結的體系構造相應的原子模型，計算原子模型的無偏置電壓時的能帶，以及相應的原子軌道投影；
5、計算原子模型施加偏置電壓時的能帶和相應原子軌道投影，提取帶邊信息；
6、根據帶邊信息提取自旋軌道耦合信息；
7、根據自旋軌道耦合信息，確定自旋軌道耦合變化最大的偏置電壓范圍；
8、根據計算得到的自旋軌道耦合變化最大的偏置電壓范圍對異質結器件施加偏置電壓，并測量自旋軌道耦合變化最大的偏置電壓范圍的自旋軌道耦合信息。
9、作為優選的技術方案，能帶和相應的原子軌道投影由如下步驟計算得到：
10、根據第一性原理計算能帶結果，對波函數進行各原子軌道組分的投影，得到過渡金屬的d軌道在異質結體系中的能量動量關系，包括dyz+dxz軌道，dz2軌道，和dxy+dx2-y2軌道。
11、作為優選的技術方案，所述提取帶邊信息，具體為：
12、在包含原子軌道投影的能帶信息的基礎上，提取能量在費米能級附近動量在高對稱點的能級信息。
13、作為優選的技術方案，所述根據帶邊信息提取自旋軌道耦合信息，具體為：
14、根據自旋軌道耦合定義，從包含原子軌道投影的帶邊信息中，提取同種原子軌道不同自旋取向的能級劈裂數值，即自旋軌道耦合劈裂。
15、作為優選的技術方案，所述測量自旋軌道耦合變化最大的偏置電壓范圍的自旋軌道耦合信息，具體為：
16、通過測量圓偏振光致電流的方法表征自旋軌道耦合。
17、作為優選的技術方案，所述過渡金屬硫化物半導體異質結包括襯底、電極、封裝層以及過渡金屬硫化物半導體異質結層；
18、所述襯底上固定設置有通過封裝層封裝的過渡金屬硫化物半導體異質結層，其中，所述過渡金屬硫化物半導體異質結層通過上下兩層封裝層進行封裝；
19、所述電極分別設置在過渡金屬硫化物半導體異質結層上的封裝層以及襯底上。
20、作為優選的技術方案，所述過渡金屬硫化物半導體異質結層采用mos2/ws2異質結、mose2/wse2或mote2/wte2異質結。
21、作為優選的技術方案，所述過渡金屬硫化物半導體異質結層通過干法轉移得到。
22、作為優選的技術方案，所述封裝層為h-bn。
23、作為優選的技術方案，所述襯底采用無光學測試干擾的絕緣體襯底。
24、本專利技術與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：
25、（1）本專利技術通過構造合適的過渡金屬硫化物半導體異質結，提升了傳統外加電場調控自旋軌道耦合的效率，可以實現無磁場輔助的電場調控sos；
26、（2）本專利技術通過電場調控異質結的費米能級，誘導過渡金屬硫化物之間實現電荷轉移和自旋轉移，最終實現過渡金屬硫化物中高效的自旋軌道耦合調控；
27、（3）本專利技術的實現較為簡便，成本低，調控效果好。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，適用于過渡金屬硫化物半導體異質結，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，能帶和相應的原子軌道投影由如下步驟計算得到：
3.根據權利要求1所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，所述提取帶邊信息，具體為：
4.根據權利要求1所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，所述根據帶邊信息提取自旋軌道耦合信息，具體為：
5.根據權利要求1所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，所述測量自旋軌道耦合變化最大的偏置電壓范圍的自旋軌道耦合信息，具體為：
6.根據權利要求1所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，所述過渡金屬硫化物半導體異質結包括襯底、電極、封裝層以及過渡金屬硫化物半導體異質結層；
7.根據權利要求6所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，所述過渡金屬硫化物半導體異質結層采用
8.根據權利要求7所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，所述過渡金屬硫化物半導體異質結層通過干法轉移得到。
9.根據權利要求6所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，所述封裝層為h-BN。
10.根據權利要求6所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，所述襯底采用無光學測試干擾的絕緣體襯底。
...【技術特征摘要】
1.一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，適用于過渡金屬硫化物半導體異質結，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，能帶和相應的原子軌道投影由如下步驟計算得到：
3.根據權利要求1所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，所述提取帶邊信息，具體為：
4.根據權利要求1所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，所述根據帶邊信息提取自旋軌道耦合信息，具體為：
5.根據權利要求1所述的一種電場調控過渡金屬硫化物自旋軌道耦合的方法，其特征在于，所述測量自旋軌道耦合變化最大的偏置電壓范圍的自旋軌道耦合信息，具體為：
6.根據權利要求1所述的一種電場調控過渡金...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝家峰，王天武，
申請(專利權)人：廣東大灣區空天信息研究院，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。