Spin Properties of Germanium-based Heterostructures

Spintronics and photonics are two mainstream pathways that are separately explored to enrich the performances of existing microelectronic devices. The tremendous potential that would be triggered by their joint implementation would open the route to a novel technology, known as Spin- OptoElectronics (SOE). SOE aims to design and develop of a new generation of devices by combining standard microelectronic properties with spin-dependent eects and light matter interaction. Within this landscape, the present work is a fundamental study about spin properties of conduction band (CB) electrons in Ge heterostructures. In particular, we have employed polarization-resolved photoluminescence (PL) technique to investigate the spin physics of Ge-based systems. We will present an original work on the optical injection of spin polarized carriers and on the polarization of the PL of bulk Ge and Ge/SiGe Multiple Quantum Wells (MQWs) heterostructures grown along dierent crystallographic orientations.

La spintronica e la fotonica sono due campi che vengono esplorati separatamente per arricchire le prestazioni dei dispositivi microelettronici esistenti. L'enorme potenziale che verrebe innescato dalla loro unione aprirebbe la strada verso una nuova tecnologia, nota come Spin-Optoelettronica (SOE). La SOE si propone di progettare e sviluppare una nuova generazione di dispositivi che combinino le proprietà standard della microelettronica con gli effetti dipendenti dallo spin con l'interazione la radiazione-materia. All'interno di questo panorama, il presente lavoro è uno studio fondamentale sulle proprietà di spin degli elettroni in banda di conduzione (CB) su eterostrutture a base di Ge. In particolare, abbiamo impiegato la tecnica di polarizzazione risolta fotoluminescenza (PL) per indagare la fisica dello spin di tali sistemi. Presenteremo un lavoro originale sulla iniezione ottica di portatori di spin polarizzati e sulla polarizzazione della PL su campioni di Ge massivo e su campioni di buche quantiche (Ge/SiGe MQWs) cresciuti lungo diverse orientazioni cristallografiche.