A quantitative estimation of spin drift velocity in highly doped n-type silicon (Si) at 8 K is presented in this letter. A local two-terminal Hanle measurement enables the detection of a modulation of spin signals from the Si as a function of an external electric field, and this modulation is analyzed by using a spin drift-diffusion equation and an analytical solution of the Hanle-type spin precession. The analyses reveal that the spin drift velocity is linearly proportional to the electric field. The contribution of the spin drift effect to the spin signals is crosschecked by introducing a modified nonlocal four-terminal method.

1.
F. J.
Jedema
,
A. T.
Filip
, and
B. J.
van Wees
,
Nature
410
,
345
(
2001
).
2.
T.
Suzuki
,
T.
Sasaki
,
T.
Oikawa
,
M.
Shiraishi
,
Y.
Suzuki
, and
K.
Noguchi
,
Appl. Phys. Express
4
,
023003
(
2011
).
3.
T.
Uemura
,
T.
Akiho
,
M.
Harada
,
K.
Matsuda
, and
M.
Yamamoto
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
082108
(
2011
).
4.
N.
Tombors
,
C.
Jozsa
,
M.
Popinciuc
,
H. T.
Jonkman
, and
B. J.
van Wees
,
Nature
448
,
571
(
2007
).
5.
M.
Ohishi
,
M.
Shiraishi
,
R.
Nouchi
,
T.
Nozaki
,
T.
Shinjo
, and
Y.
Suzuki
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part II
46
,
L605
(
2007
).
6.
Y.
Zhou
,
W.
Han
,
L.-T.
Chang
,
F.
Xiu
,
M.
Wang
,
M.
Oehme
,
I. A.
Fischer
,
J.
Schulze
,
R. K.
Kawakami
, and
K. L.
Wang
,
Phys. Rev. B
84
,
125323
(
2011
).
7.
T.
Sasaki
,
T.
Oikawa
,
T.
Suzuki
,
M.
Shiraishi
,
Y.
Suzuki
, and
K.
Noguchi
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
122101
(
2010
).
8.
M.
Shiraishi
,
Y.
Honda
,
E.
Shikoh
,
Y.
Suzuki
,
T.
Shinjo
,
T.
Sasaki
,
T.
Oikawa
, and
T.
Suzuki
,
Phys. Rev. B
83
,
241204
R
(
2011
).
9.
Z. G.
Yu
and
M. E.
Flatté
,
Phys. Rev. B
66
,
235302
(
2002
).
10.
Z. G.
Yu
and
M. E.
Flatté
,
Phys. Rev. B
66
,
201202
R
(
2002
).
11.
J.
Li
,
L.
Qing
,
H.
Dery
, and
I.
Appelbaum
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
157201
(
2012
).
12.
Y.
Song
and
H.
Dery
,
Phys. Rev. B
81
,
045321
(
2010
).
13.
X.
Lou
,
C.
Adelmann
,
S. A.
Crocker
,
E. S.
Garlid
,
J.
Zhang
,
K. S.
Madhukar Reddy
,
S. D.
Flexner
,
C. J.
Palmstrøm
, and
P. A.
Crowell
,
Nat. Phys.
3
,
197
(
2007
).
14.
S. A.
Crooker
,
E. S.
Garlid
,
A. N.
Chantis
,
D. L.
Smith
,
K. S. M.
Reddy
,
Q. O.
Hu
,
T.
Kondo
,
C. J.
Palmstrøm
, and
P. A.
Crowell
,
Phys. Rev. B
80
,
041305
R
(
2009
).
15.
C.
Józsa
,
M.
Popinciuc
,
N.
Tombros
,
H. T.
Jonkman
, and
B. J.
van Wees
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
236603
(
2008
).
16.
M.
Kameno
,
E.
Shikoh
,
T.
Oikawa
,
T.
Sasaki
,
Y.
Suzuki
,
T.
Suzuki
, and
M.
Shiraishi
,
J. Appl. Phys.
111
,
07C322
(
2012
).
17.
M.
Kameno
,
Y.
Ando
,
E.
Shikoh
,
T.
Shinjo
,
T.
Sasaki
,
T.
Oikawa
,
Y.
Suzuki
,
T.
Suzuki
, and
M.
Shiraishi
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
122413
(
2012
).
18.
Y.
Ando
,
K.
Kasahara
,
K.
Yamane
,
Y.
Baba
,
Y.
Maeda
,
Y.
Hoshi
,
K.
Sawano
,
M.
Miyao
, and
K.
Hamaya
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
012113
(
2011
).
19.
Y.
Ando
,
Y.
Maeda
,
K.
Kasahara
,
S.
Yamada
,
K.
Masaki
,
Y.
Hoshi
,
K.
Sawano
,
K.
Izunome
,
A.
Sakai
,
M.
Miyao
, and
K.
Hamaya
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
132511
(
2011
).
20.
Y.
Aoki
,
M.
Kameno
,
Y.
Ando
,
E.
Shikoh
,
Y.
Suzuki
,
T.
Shinjo
,
M.
Shiraishi
,
T.
Sasaki
,
T.
Oikawa
, and
T.
Suzuki
,
Phys. Rev. B
86
,
081201
R
(
2012
).
21.
B.
Huang
and
I.
Appelbaum
,
Phys. Rev. B
77
,
165331
(
2008
).
22.
T.
Sasaki
,
T.
Oikawa
,
T.
Suzuki
,
M.
Shiraishi
,
Y.
Suzuki
, and
K.
Noguchi
,
IEEE Trans. Magn.
46
,
1436
(
2010
).
23.
Y.
Qi
and
S.
Zhang
,
Phys. Rev. B
67
,
052407
(
2003
).
24.
T.
Maassen
,
J. J.
van den Berg
,
N.
IJbema
,
F.
Fromm
,
T.
Seyller
,
R.
Yakimova
, and
B. J.
van Wees
,
Nano Lett.
12
,
1498
(
2012
).
25.
C. P.
Weber
,
N.
Gedik
,
J. E.
Moore
,
J.
Orenstein
,
J.
Stephens
, and
D. D.
Awschalom
,
Nature
437
,
1330
(
2005
).
You do not currently have access to this content.