本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種自旋光電子器件。

背景技術(shù)：

自旋注入和激發(fā)態(tài)的自旋調(diào)控是有機(jī)自旋光電子學(xué)的一個(gè)重要的研究方向。由于有機(jī)半導(dǎo)體材料具有弱的自旋-軌道耦合作用和超精細(xì)作用，注入到有機(jī)半導(dǎo)體中電子的自旋能夠得到較長(zhǎng)時(shí)間的維持，而不至于很快發(fā)生翻轉(zhuǎn)。較長(zhǎng)的自旋擴(kuò)散時(shí)間和距離有利于有機(jī)半導(dǎo)體在自選電子學(xué)器件中的應(yīng)用。同時(shí)，有機(jī)半導(dǎo)體材料還是很好的自旋注入的介質(zhì)，磁鐵電極和有機(jī)半導(dǎo)體的直接接觸甚至能夠在室溫下實(shí)現(xiàn)有效的自旋注入。到目前為止，自旋向有機(jī)半導(dǎo)體材料的注入可以通過隧穿機(jī)理和熱離子化機(jī)理發(fā)生。隧穿機(jī)理能夠同時(shí)滿足能量守恒和自旋動(dòng)量守恒，從而能夠得到高自旋注入效率；隧穿機(jī)理和熱離子機(jī)理一般同時(shí)存在，二者的相對(duì)比重是由磁鐵電極/有機(jī)半導(dǎo)體界面處勢(shì)壘高度和勢(shì)壘形狀決定的，尤其是勢(shì)壘形狀可以通過界面缺陷和電荷積累得到大幅度改變，從而影響隧穿注入和熱離子注入的比重，最終改變自旋注入的效率。

半導(dǎo)體量子點(diǎn)中載流子因受到三維量子限制而處于分立的量子能級(jí)上，半導(dǎo)體量子點(diǎn)作為高效的信息載體廣泛應(yīng)用于自旋光電子器件和量子信息處理中。基于半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料的自旋光電子器件其自旋注入的過程為：首先通過磁性電機(jī)材料產(chǎn)生自旋極化的電子或空穴，然后對(duì)含有半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料的有源區(qū)施加偏壓，將自旋極化的電子或空穴注入到半導(dǎo)體量子點(diǎn)層中，最后根據(jù)這些自旋極化載流子的輻射復(fù)合產(chǎn)生的圓偏振光的特性來監(jiān)測(cè)自旋信息。在這一過程中，通常采用稀磁半導(dǎo)體、磁性金屬或者磁性半金屬合金等材料作為磁性電極，在自旋發(fā)光二極管和激發(fā)器以及量子信息存儲(chǔ)元件中實(shí)現(xiàn)自旋的注入以及自旋信息的編碼、存儲(chǔ)和讀取。目前需要一種技術(shù)解決磁性金屬材料和半導(dǎo)體材料之間因?yàn)閷?dǎo)電率不匹配而引起的自旋注入效率低的問題，完成在較低驅(qū)動(dòng)電壓下，具有更長(zhǎng)的自旋傳輸距離的目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種較低驅(qū)動(dòng)電壓下，具有更長(zhǎng)的自旋傳輸距離的自旋光電子器件。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種自旋光電子器件，包括襯底層，所述襯底層采用藍(lán)寶石基GaN材料，在所述襯底層上依次生長(zhǎng)有P型緩沖層、阻擋層、第一勢(shì)壘層、浸潤(rùn)層、量子點(diǎn)層、間隔層、量子阱層、第二勢(shì)壘層、n型接觸層和電極層，所述n型接觸層與所述電極層形成自旋閥注入結(jié)構(gòu)，所述電極層包括依次生長(zhǎng)的鑭系稀土錳氧化物、氘代MEH-PPV聚合物、氟化鋰電子注入層、惰性金屬保護(hù)層、上電極材料層。

優(yōu)選的，所述的間隔層的厚度小于或等于18nm。

優(yōu)選的，所述的惰性金屬保護(hù)層的厚度為1-10nm。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1、本實(shí)用新型所述的氘代MEH-PPV聚合物半導(dǎo)體材料具有更弱的超精細(xì)作用，從而更利于自旋在材料內(nèi)部的傳輸；在陰極一側(cè)插氟化鋰電子注入層則有利于實(shí)現(xiàn)器件的雙極注入，因此，這種自旋閥結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管具有更低的驅(qū)動(dòng)電壓和更長(zhǎng)的自旋傳輸距離。

2、本實(shí)用新型利用n型接觸層與電極層形成的自旋注入結(jié)構(gòu)將電極層中產(chǎn)生的自旋極化電子傳送到耦合量子阱和量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中磁性金屬和半導(dǎo)體之間因?qū)щ娐适湟鸬淖孕⑷胄蕵O低的問題，極大地提升了自旋注入的效率。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、襯底層；2、P型緩沖層；3、阻擋層；4、第一勢(shì)壘層；5、浸潤(rùn)層；6、量子點(diǎn)層；7、間隔層；8、量子阱層；9、第二勢(shì)壘層；10、n型接觸層；11、鑭系稀土錳氧化物；12、氘代MEH-PPV聚合物；13、氟化鋰電子注入層；14、惰性金屬保護(hù)層；15、上電極材料層。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步詳述：

如圖1所示，一種自旋光電子器件，包括襯底層1，所述襯底層1采用藍(lán)寶石基GaN材料，在所述襯底層1上依次生長(zhǎng)有P型緩沖層2、阻擋層3、第一勢(shì)壘層4、浸潤(rùn)層5、量子點(diǎn)層6、間隔層7、量子阱層8、第二勢(shì)壘層9、 n型接觸層10和電極層，所述n型接觸層10與所述電極層形成自旋閥注入結(jié)構(gòu)，所述電極層包括依次生長(zhǎng)的鑭系稀土錳氧化物11、氘代MEH-PPV聚合物 12、氟化鋰電子注入層13、惰性金屬保護(hù)層14、上電極材料層15。所述的間隔層7的厚度小于或等于18nm；所述的惰性金屬保護(hù)層14的厚度為1-10nm。

本實(shí)用新型所述的氘代MEH-PPV聚合物半導(dǎo)體材料具有更弱的超精細(xì)作用，從而更利于自旋在材料內(nèi)部的傳輸；在陰極一側(cè)插氟化鋰電子注入層則有利于實(shí)現(xiàn)器件的雙極注入，因此，這種自旋閥結(jié)構(gòu)的有機(jī)發(fā)光二極管具有更低的驅(qū)動(dòng)電壓和更長(zhǎng)的自旋傳輸距離。

本實(shí)用新型利用n型接觸層與電極層形成的自旋注入結(jié)構(gòu)將電極層中產(chǎn)生的自旋極化電子傳送到耦合量子阱和量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中磁性金屬和半導(dǎo)體之間因?qū)щ娐适湟鸬淖孕⑷胄蕵O低的問題，極大地提升了自旋注入的效率。

本實(shí)用新型間隔層的厚度小于或等于18nm，通過上述設(shè)置能夠保證量子阱層和量子點(diǎn)層之間有一定的間隔，更重要的是通過改變量子阱層8和量子點(diǎn)層6之間的間隔層7厚度，可以調(diào)節(jié)所述量子阱層8和所述量子點(diǎn)層6之間的電子耦合強(qiáng)度及載流子的隧穿幾率，可以實(shí)現(xiàn)20皮秒以下的超快、高效率的自旋注入。

需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實(shí)用新型并不限于具體實(shí)施方式中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。