Investigation of drift velocities influence on the operation of a spin transistor

A spintrônica oferece um paradigma de uma eletrônica baseada no spin do elétron, ao invés de sua carga, para manipular e transportar informação. Para que o conceito de um transistor de spin possa se traduzir em um dispositivo prático, é necessário que se conheça a influência causada pelo movimento dos elétrons polarizados na dinâmica de magnetização de spins em um canal de transporte. Neste sentido, foi estudado um gás de elétrons bidimensional confinado em um poço quântico de GaAs, dopado simetricamente com Si, em um sistema composto de duas sub-bandas. A injeção e detecção de polarização de spin na amostra foi realizada opticamente em uma configuração de bombeio-prova, através da técnica de microscopia de rotação de Kerr com resolução espacial e temporal. Induzindo deriva de spins pela aplicação de voltagens no plano da amostra, foram encontradas mobilidades de spin com valores próximos à mobilidade de carga e que podiam ser modificadas por voltagens aplicadas em um eletrodo de porta. Através de medidas dos campos spin-órbita gerados na amostra, foi possível a avaliação de sua relação com as velocidades de deriva, em comparação com o previsto por um modelo teórico. Dessas medidas puderam ser obtidos os coeficientes spin-órbita das interações de Rashba e Dresselhaus, em que ambos mostraram um comportamento de dependência com as velocidades de deriva não descrito pelo modelo utilizado, o que sugere que a magnitude das interações spin-órbita seja influenciada por essas velocidades.Spintronics offers a paradigm of an electronics based on the electron spin, rather than its charge, for the manipulation and transport of information. In order that the concept of a spin transistor can be translated into a practical device, it is necessary to know the influence caused by the movement of spin-polarized electrons in the spin magnetization dynamics in a transport channel. In this sense, it was studied two-dimensional electron gases confined in a GaAs quantum well, symmetrically doped with Si, in a system composed of two subbands. Injection and detection of spin polarization in the sample was performed optically in a pump-probe configuration, using space and time resolved Kerr rotation microscopy technique. By the application of in-plane voltages inducing spin drift in the sample, spin mobilities were found with values close to the charge mobility and that could be modified by gate voltages. Through measures of the spin-orbit fields generated in the sample, it was possible to evaluate their relation with the drift velocities, in comparison with that predicted by a theoretical model. From these measures the spin-orbit coefficients of Rashba and Dresselhaus interactions could be obtained, in which both showed a dependence behavior with the drift velocities not described by the model used, suggesting that the magnitude of the spin-orbit interactions is influenced by these velocities