キラルなペロブスカイトとIII-V族半導体からスピン制御のオプトエレクトロニクスを獲得(News Release: Optoelectronics Gain Spin Control From Chiral Perovskites and III-V Semiconductors)

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2024-07-01 米国国立再生可能エネルギー研究所(NREL)

エネルギー省の国立再生可能エネルギー研究所(NREL)が主導する研究チームは、現在のオプトエレクトロニクスを変革する可能性のある新技術を開発しました。研究者たちは、従来のLEDをIII-V半導体とキラルハライドペロブスカイト半導体を統合することで、電子スピンを制御する新しいLEDに改良しました。この技術により、室温でスピン制御された光を放出できるようになり、データ処理速度の向上や消費電力の削減が期待されます。NRELの研究は、スピン、電荷、光の相互変換を制御することに焦点を当て、従来の磁場や強磁性接触を使用せずにスピン制御を実現しました。この成果は、オプトエレクトロニクス分野に新たな可能性をもたらすものです。

<関連情報>

キラルペロブスカイト/III-V界面を介した室温スピン注入 Room-temperature spin injection across a chiral perovskite/III–V interface

Matthew P. Hautzinger,Xin Pan,Steven C. Hayden,Jiselle Y. Ye,Qi Jiang,Mickey J. Wilson,Alan J. Phillips,Yifan Dong,Emily K. Raulerson,Ian A. Leahy,Chun-Sheng Jiang,Jeffrey L. Blackburn,Joseph M. Luther,Yuan Lu,Katherine Jungjohann,Z. Valy Vardeny,Joseph J. Berry,Kirstin Alberi & Matthew C. Beard
Nature  Published:19 June 2024
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-024-07560-4

キラルなペロブスカイトとIII-V族半導体からスピン制御のオプトエレクトロニクスを獲得(News Release: Optoelectronics Gain Spin Control From Chiral Perovskites and III-V Semiconductors)

Abstract

Spin accumulation in semiconductor structures at room temperature and without magnetic fields is key to enable a broader range of optoelectronic functionality1. Current efforts are limited owing to inherent inefficiencies associated with spin injection across semiconductor interfaces2. Here we demonstrate spin injection across chiral halide perovskite/III–V interfaces achieving spin accumulation in a standard semiconductor III–V (AlxGa1−x)0.5In0.5P multiple quantum well light-emitting diode. The spin accumulation in the multiple quantum well is detected through emission of circularly polarized light with a degree of polarization of up to 15 ± 4%. The chiral perovskite/III–V interface was characterized with X-ray photoelectron spectroscopy, cross-sectional scanning Kelvin probe force microscopy and cross-sectional transmission electron microscopy imaging, showing a clean semiconductor/semiconductor interface at which the Fermi level can equilibrate. These findings demonstrate that chiral perovskite semiconductors can transform well-developed semiconductor platforms into ones that can also control spin.

0402電気応用
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