We have investigated the temperature and bias dependence of the Hanle effect in a composite n-type Ge system consisting of a heavily doped surface layer and a moderately doped Ge substrate, using three-terminal Hanle measurements. A large spin signal of ∼5.1 and a spin lifetime of ∼105 ps are obtained at 300 K. The spin signal, spin lifetime, and their asymmetries with respect to the bias polarity have been measured over a temperature range from 5 K to 300 K. Intriguingly, an inverted Hanle effect, indicating the sign inversion of spin polarization in Ge, is observed at low temperature.
REFERENCES
1.
I.
Žutić
, J.
Fabian
, and S. D.
Sarma
, Rev. Mod. Phys.
76
, 323
(2004
).2.
A.
Fert
and H.
Jaffrès
, Phys. Rev. B
64
, 184420
(2001
).3.
I.
Appelbaum
, B.
Huang
, and D. J.
Monsma
, Nature
447
, 295
(2007
).4.
X.
Lou
, C.
Adelmann
, M.
Furis
, S. A.
Crooker
, C. J.
Palmstrøm
, and P. A.
Crowell
, Phys. Rev. Lett.
96
, 176603
(2006
).5.
S. P.
Dash
, S.
Sharma
, R. S.
Patel
, M. P.
de Jong
, and R.
Jansen
, Nature
462
, 491
(2009
).6.
T.
Sasaki
, T.
Oikawa
, T.
Suzuki
, M.
Shiraishi
, Y.
Suzuki
, and K.
Noguchi
, Appl. Phys. Lett.
96
, 122101
(2010
).7.
X.
Lou
, C.
Adelmann
, S. A.
Crooker
, E. S.
Garlid
, J.
Zhang
, K. S. M.
Reddy
, S. D.
Flexner
, C. J.
Palmstrøm
, and P. A.
Crowell
, Nat. Phys.
3
, 197
(2007
).8.
M.
Tran
, H.
Jaffrès
, C.
Deranlot
, J.-M.
George
, A.
Fert
, A.
Miard
, and A.
Lemaître
, Phys. Rev. Lett.
102
, 036601
(2009
).9.
10.
S. D.
Ganichev
, S. N.
Danilov
, V. V.
Bel'kov
, S.
Giglberger
, S. A.
Tarasenko
, E. L.
Ivchenko
, D.
Weiss
, W.
Jantsch
, F.
Schäffler
, D.
Gruber
, and W.
Prettl
, Phys. Rev. B
75
, 155317
(2007
).11.
F.
Bottegoni
, G.
Isella
, S.
Cecchi
, and F.
Ciccacci
, Appl. Phys. Lett.
98
, 242107
(2011
).12.
E. S.
Liu
, J.
Nah
, K. M.
Varahramyan
, and E.
Tutic
, Nano Lett.
10
, 3297
(2010
).13.
Y.
Zhou
, W.
Han
, L.-T.
Chang
, F.
Xiu
, M.
Wang
, M.
Oehme
, I. A.
Fischer
, J.
Schulze
, Roland. K.
Kawakami
, K. L.
Wang
, Phys. Rev. B
84
, 125323
(2011
).14.
C.
Shen
, T.
Trypiniotis
, K. Y.
Lee
, S. N.
Holmes
, R.
Mansell
, M.
Husain
, V.
Shah
, X. V.
Li
, H.
Kurebayashi
, I.
Farrer
et al., Appl. Phys. Lett.
97
, 162104
(2010
).15.
C.
Rinaldi
, M.
Cantoni
, D.
Petti
, M.
Leone
, N. M.
Caffrey
, S.
Sanvito
, and R.
Bertacco
, e-print arXiv:1105.2908v1 [cond-mat.mtrl-sci].16.
K. R.
Jeon
, B. C.
Min
, Y. H.
Jo
, H. S.
Lee
, I. J.
Shin
, C. Y.
Park
, S. Y.
Park
, and S. C.
Shin
, Phys. Rev. B.
84
, 165315
(2011
).17.
R.
Jansen
, B. C.
Min
, S. P.
Dash
, S.
Sharma
, G.
Kioseoglou
, A. T.
Hanbicki
, O. M. J.
van’t Erve
, P. E.
Thompson
, and B. T.
Jonker
, Phys. Rev. B
82
, 241305
–R
(2010
).18.
K. R.
Jeon
, C. Y.
Park
, and S. C.
Shin
, Cryst. Growth Des.
10
, 1346
(2010
).19.
W. H.
Bulter
, X. G.
Zhang
, T. C.
Schulthess
, and J. M.
MacLaren
, Phys. Rev. B.
63
, 054416
(2001
).20.
M.
Johnson
and R. H.
Silsbee
, Phys. Rev. Lett.
55
, 1790
(1985
).21.
M.
Johnson
and R. H.
Silsbee
, Phys. Rev. B
37
, 5326
(1988
).22.
S. P.
Dash
, S.
Sharma
, J. C.
Le Breton
, J.
Peiro
, H.
Jaffrès
, J.-M.
George
, A.
Lemaitre
, and R.
Jansen
, Phys. Rev. B.
84
, 054410
(2011
).23.
R. J.
Elliott
, Phys. Rev.
96
, 266
(1954
)Y.
Yafet
, in Solid State Physics
, edited by F.
Seitz
and D.
Turnbull
(Academic
, New York
, 1963
), Vol. 14
, p. 1
.24.
Y.
Li
, Y.
Chye
, Y. F.
Chiang
, K.
Pi
, W. H.
Wang
, J. M.
Stephens
, S.
Mack
, D. D.
Awschalom
, and R. K.
Kawakami
, Phys. Rev. Lett.
100
, 237205
(2008
).25.
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
).26.
G.
Salis
, A.
Fuhrer
, R. R.
Schlittler
, L.
Gross
, and S. F.
Alvarado
, Phys. Rev. B
81
, 205323
(2010
).27.
E.
Wada
, Y.
Shirahata
, T.
Naito
, M.
Itoh
, M.
Yamaguchi
, and T.
Taniyama
, Phys. Rev. Lett.
105
, 156601
(2010
).28.
H.
Dery
and L. J.
Sham
, Phys. Rev. Lett.
98
, 046602
(2007
).© 2011 American Institute of Physics.
2011
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.