Relativistic spintronic effects in semiconductor structures

Abstract

V této práci je studován spinový transport a dynamika opticky injektovaných spinově polarizovaných nosičů v několika transportních režimech v polovodi- čových heterostrukturách na bázi GaAs pomocí vysoce prostorově a časově rozlišených technik. V dlouho žijícím elektronovém podsystému, opticky generovaného v nedopovaném heteropřechodu GaAs/AlGaAs, je pozorová- na spinová difuze s neočekávaně dlouhým prostorovým dosahem a vyso- kou transportní rychlostí. Dále je studován difuzí a driftem dominovaný spinový transport za pokojové a nízké teploty v systémech na bázi GaAs použitím elektrické spinové detekce založené na inverzním spinovém Hallovu jevu. Je ukázáno, že signál generovaný inverzním spinovým Hallovým jevem a parametry spinového transport mohou být kontrolovány přímým přiklá- dáním elektrického pole nebo expanzí vyprázdněné oblasti laterálního pn- přechodu.

The spin transport and dynamics of optically injected spin polarized carri- ers are studied with a high spatial and/or time resolution in semiconductor GaAs-based heterostructures in multiple transport regimes. An unexpectedly long-scale and high-speed spin diffusion transport is observed in a long-lived electron sub-system induced optically at an undoped single GaAs/AlGaAs heterointerface. A diffusion and drift-dominated spin transport is investi- gated using an electrical spin-detection via the inverse spin Hall effect in doped GaAs-based systems at room and low temperatures. It is shown that the inverse spin Hall signal and the spin transport parameters can be con- trolled by a direct application of an electric field or by expanding a depleted zone of a planar pn-junction.