强磁场下半导体/磁性材料异质结构外延及原位自旋相关输运检测系统

项目名称： 强磁场下半导体/磁性材料异质结构外延及原位自旋相关输运检测系统

项目编号： No.61227009

项目类型： 专项基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 康俊勇

作者单位： 厦门大学

项目金额： 310万元

中文摘要： 本专项计划开展强磁场下半导体/磁性材料异质结构外延及其原位电子自旋相关输运检测系统研发。主要内容有：1）设计和加工超薄冷却腔壁、真空度高、可置于超导磁体室温腔内以及可安装多个生长源于小角度内的倒T型真空腔体；2）研制可置于超导磁体室温腔内的小体积、生长面与磁场夹角可大角度旋转、可从室温加热至1200K以上的样品台；3）研制体积小、可与样品台结构匹配、操作独立以及从液氦到高温变化的制冷装置；4）搭建可测高达1GΩ以上的磁阻及精度高达10-9的量子霍尔测试系统，并编写出一套可自动数据采集和操控设备的人机对话界面软件。预计将率先建立可制备质量高、界面陡峭以及磁结构可控的异质材料外延生长设备及高能量分辨的原位量子霍尔效应、磁阻综合测试仪器，实现新型自旋电子材料生长及自旋相关输运性质原位测量，并深入了解自旋轨道相互作用的物理机制，建立电子自旋操控新方法，促进自旋电子学发展。

中文关键词： 自旋调控；强磁场；分子束外延；原位测试；霍尔效应

英文摘要： In this project, a system for semiconductor/magnetic materiial heterostructure epitaxy and in-situ spin-related transportation characterization under a strong magentic field will be developed. The research will mainly concentrate on below. 1) A T-shaped high vacuum chamber will be designed and fabricated with super-thin cooling wall and multi-sources in a small spatial angle to locate into the core of a superconductor magnet. 2) A sample stage will be developed characterized by small volume, rotatable angle between the growth and magnetic field directions, and high heating temperature up to 1200K. 3）A delicate cooler will be designed and processed to match the sample stage and change sample temperature. 4) A setup for magnetoresistance and quantum Hall effect measurements will be assembled, and a software with an user-friend interface will be programmed to collect data and control equipment. The system will be the first one for heterostructure epitaxy with high-quality, sharp interface, and modifiable magnetic domain combining with the in-situ measurements of magnetoresistance and quantum Hall effects. The development of the system will gain an insight into physical origins of spin-orbit coupling and promote the research of spintronics.

英文关键词： Spin control；strong magnetic field；molecular beam epitaxy；in-situ measurement；hall effect