自旋电子行业工程学讲座3.pdf
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自旋电子学系列讲座
(3)
自旋注入
翟亚
主要内容:
引言
自旋极化场效应晶体管
自旋的注入与探测的方法
铁磁/半导体集成结构的制备和特性
在电子电荷的基础上建立了半导体电子学
在固体电子工业上最大的成就是1947年在Bell实验室首次发
现了晶体管。
在5年之后商业化,现在成了每台计算机不可缺少的元件。
此后,在市场上出现各种各样的半导体器件。
场效应晶体管:
晶 体 管 是 一 种 微 型 电 子 开关。 它 们 是 计 算 机 的
大 脑 --微 处 理 器 的 基 本 组 成 部 分
晶 体 管 有 两 种 工 作 状 态 ,
通 和 断 。 晶 体 管 的 通 / 断
( 二 进 制 功 能 ) 实 现 了 计
算 机 内 部 的 信 息 处 理 。
晶 体 管 存 在 的 这 两 种 状 态 可 以
用 二 进 制 来 表 示 。 用 1 表示 通
, 用 0 表 示 断 。 多 个 晶 体 管
产 生 的 1 和 0 所 形 成 的 特 定 序
列 和 模 式 可 以 表 示 字 母 、 数
字 、 颜 色 和 图 形 。
每 个 字 母 都 可 以 用 相 应 的 二 进 制 符
号 来 表 示 。 右 面 列 了 组 成 JOHN 这 个
名 字 的 所 有 字 母 及 其 相 应 的 二 进 制
符 号 。 我 们 还 可 以 用 二 进 制 或 晶 体
管 的 通 / 断 状 态 来 产 生 像 图 形 、 音
频 和 视 频 等 更 复 杂 的 信 息 。
允 许 电 流 通 过 的 材 料 就 是 导 体 , 比 如 绝
大 多 数 金 属 。 不 允 许 电 流 通 过 的 材 料 就
是 绝 缘 体 。 纯 净 的 硅 是 大 多 数 晶 体 管 的
基 本 制 造 材 料 , 是 半 导 体 , 因 为 可 以 通
过 加 入 杂 质 来 调 节 其 导 电 性 。
向 晶 体 管 中 的 硅 添 加 特 定 类 型 的 杂 质 可 以 改 变
硅 的 晶 体 结 构 并 增 强 其 导 电 性 。 含 有 硼 的 硅 被
称 为 p 型 硅 , p 表示 空穴为导电载流子 。含 有磷 的
硅 被 称 为 n 型 硅 , n 代表 电 子为导电载流子。
晶 体 管 由 三 个 端 点 组 成 :
源 极 、栅 极 和 漏 极。在 n 型
晶 体 管 中 , 源 极 和 漏 极 均
带 负 电 荷 , 在 带 正 电 的 p
型 硅 之 上
当 栅 极 带 正 电 时 ,p 型 硅 中 的 电 子 被 吸 引 到
栅 极 下 面 的 地 方 , 从 而 在 源 极 和 漏 极 之 间 形
成 一 个 电 子 通 道 。当漏极带正电时,电子 就 会 从
源 极 流 向 漏 极 。 晶 体 管 处 于 通 的 状 态 。
如 果 栅 极 的 电 压 消 失 , 那 么 电 子 就 不 会 被 吸
引 到 源 极 与 漏 极 之 间 的 区
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