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摘要

半导体自旋电子学是凝聚态物理研究中重要的研究领域之一, 在20多年的发展历程中交叉了多学科领域, 其中结合了磁性材料和半导体材料复合结构而开展的关于自旋注入、操纵及光学探测研究的自旋发光二极管展现出丰富的物理性质. 自旋发光二极管的研究涉及自旋注入端和激活区的材料、结构和物理. 本文将从自旋注入、自旋输运和自旋探测三个方面概述自旋发光二极管中所涉及的自旋相关物理, 并进一步介绍自旋发光二极管的研究历程及其最新结果进展, 最后进一步对未来研究趋势进行展望.

关键词:

Abstract

After more than 20 years of development, semiconductor spintronics has become an important and interdisciplinary research filed of spin-based physics, materials and phenomenon. Spin light emitting diode (spin LED) is one of the fascinating topics in semiconductor spintronic, and it is also one of devices in which the radiative recombination of spin-polarized carriers results in luminescence exhibiting a net circular polarization. The research of spin LED involves the studies of materials, structures, and spin based physics in spin injector and active region. The spin injection, spin transport, and spin detection are key factors for understanding the spin based physics in spin LED. Here in this paper, we comprehensively review the current research status and the latest results. Finally, we also discuss the future research trend.

Keywords:

作者及机构信息

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通信作者:陆沅,yuan.lu@univ-lorraine.fr; 韩秀峰,xfhan@iphy.ac.cn

基金项目:国家重研发计划(纳米计划)(批准号: 2017YFA0206200)、国家自然科学基金重点项目(批准号: 51831012)、国家自然科学基金中法重点国际合作项目(批准号: 51620105004)、中科院战略先导项目(B类) (批准号: XDB33000000)、中科院前沿科学重点研究计划(批准号: QYZDJ-SSW-SLH016)、北京市自然科学基金(批准号: Z201100004220006)和法国科研署(ANR)与国家自然科学基金SISTER合作项目(批准号: ANR-11-IS10-0001, NNSFC 61161130527)资助的课题

Authors and contacts

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Corresponding author:Lu Yuan,yuan.lu@univ-lorraine.fr; Han Xiu-Feng,xfhan@iphy.ac.cn

Funds:Project supported by the National Key Research and Development Program of China (Grant No. 2017YFA0206200), the Key Program of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51831012), the Key Joint Program of China-France of the National Natural Science Foundation (Grant No. 51620105004), the Strategic Priority Research Program (B) of Chinese Academy of Sciences (Grant No. XDB33000000), the Key Research Program of Frontier Sciences and the International Partnership Program of Chinese Academy of Sciences (Grant No. QYZDJ-SSW-SLH016), the Beijing Natural Science Foundation of China (Grant No. Z201100004220006), and the Joint ANR-NSFC SISTER Project (Grant Nos. ANR-11-IS10-0001, NNSFC61161130527)

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施引文献

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自旋注入端	LED结构	P_C/T	文献	时间
Fe	InGaAs QW	2%/300 K	Zhu等^[16]	2001
Fe/(Al)GaAs	GaAs QW	32%/4.5 K	Hanbicki等^[19]	2002
CoFe/Al₂O₃	GaAs bulk	21%/80 K	Motsnyi等.^[20]	2002
CoFe/MgO	GaAs QW	52%/100 K	Jiang等^[15]	2005
Co/Al₂O₃	InAs QD	15%/1.7 K	Lombez等^[21]	2007
CoFeB/MgO	GaAs QW	32%/100 K	Lu等^[8]	2008
Fe/AlO_x	GaAs QW	18%/80 K	Wu等^[22]	2010
CoFeB/MgO	GaAs QW	25%/25 K	Barate等^[18]	2014
CoFeB/MgO	GaAs QW	23%(Sputtering), 18%(MBE)/25 K	Barate等^[23]	2017

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自旋注入端	LED结构	Pc/T	文献	时间
FeTb	InGaAs QW	0.75%/90 K	Gerhardt等^[24]	2005
MnGa	AlGaAs QW	~3%/20 K	Adelmann等^[25]	2006
FeTb	AlGaAs QW	~3%/300 K	Hövel等^[26]	2008
CoPt	SiGe QW	~3%/5 K	Grenet等^[27]	2009
CoPt	GaAs QW	~2.5%/20 K	Zarpellon等^[28]	2012
Ta/CoFeB/MgO	GaAs QW	~20%/25 K, ~8%/RT	Liang等^[29]	2014
MgO/CoFeB/Ta/CoFeB/MgO	GaAs QW	~10%/10 K	Tao等^[30]	2016
Mo/CoFeB/MgO	GaAs QW	~9.5%/10 K	Tao等^[31]	2018
Ta/CoFeB/MgO	GaAs QD	35%/9 K	Cadiz等^[32]	2018

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