[发明专利]一种基于超材料的自旋电子学器件

摘要

本发明属于自旋电子技术领域，具体为一种基于超材料的自旋电子学器件。本发明自旋电子学器件是由磁性金属材料和非磁性金属材料组合而成的复合超材料体系，其上层为两个类似开口谐振环结构背靠背组成的金属结构，该金属结构单元周期性的附在绝缘衬底上，其尺寸是亚波长量级，下层为周期性金属长条以及宽度渐变的长条，在金属长条最窄处有磁性金属薄膜。非磁性金属材料的结构共振可以将电磁波最大效率地集中在结构内部，即完美吸收模式；同时，利用铁磁材料中电子自旋进动与电荷电流的非线性耦合产生的自旋整流效应，吸收电磁波从而产生直流电压信号。因此将磁性金属材料置于体系中电磁场以及电流最强的位置，吸收因结构共振产生的电磁波，产生可以利用的直流电压。

主权项

 一种基于超材料的自旋电子学器件，其特征在于，包括：复合超材料结构，包括上、下两层，上层为两个类似开口谐振环结构（101和102）背靠背组成的金属结构SRRs（100），该金属结构单元周期性的附在绝缘衬底（110）上，其尺寸是亚波长量级；下层为周期性金属长条（120）以及宽度渐变的长条（122），在金属长条最窄处有磁性金属薄膜（121）；电极（123），用于测量磁性金属薄膜（121）的自旋整流光电压信号，由锁相放大器测量；当合适频率的入射光（000）照到所述自旋电子学器件，与其发生共振，该共振由复合超材料结构中上层金属结构SRRs（100）与下层的金属条里面的电子共同集体震荡所导致，所以下层金属条中会产生较强的电流，上层金属结构SRRs的共振则会产生较大的磁场，因此，金属铁磁性薄膜（121）会有强电流和强磁场，在此电磁场和外加恒定磁场H的共同作用下，其两端即得到增强的自旋整流效应；在共振过程中，铁磁材料不断消耗复合超材料俘获的电磁波，有效地将微波转换成了直流电压。