一维量子波导中的电子自旋输运研究

摘要

自旋电子学起始于1988年Fert和Gruenberg分别独立发现的巨磁阻效应(GMR)。自旋电子学是最近几年在凝聚态物理中发展起来的新学科分支，它研究在固体中自旋自由度的有效控制。在半导体自旋电子学中，自旋轨道耦合(SOI)提供了操纵电子自旋的电学途径。 在本文第一章介绍低维纳米电子结构、巨磁电阻效应、自旋电子学的发展、自旋轨道耦合效应、自旋注入及自旋电子器件的应用。 在论文第二章中我们针对单通道的平面电子波导，研究电子在周期性的Rashba自旋轨道耦合和弱平面磁场Bin的共同调制下表现出的自旋输运特性。对二端口的自旋轨道耦合调制的量子线体系，在单通道输运区，仅由自旋轨道耦合不能在输出流中产生自旋极化。当采用一个适当的弱磁场破坏时间反演对称性时，理论上可以实现显著的自旋极化。Rashba自旋轨道耦合强度的空间周期变化导致具有完全带隙的能带结构。施加一个弱平面磁场Bin会改变Rashba超晶格的能带特征。当Bin与电子传播方向的夹角θ取适当值时会产生局域带隙。电子能量位于局域带隙中时体系只存在两个传播模(一个向前传播，一个往后传播)。对应于此，在周期单位足够多的有限超晶格中产生的自旋极化大小和极化方向都强烈依赖于θ角。对于给定的费米能(高于塞曼劈裂能)，可能在某些θ角的区间内获得最佳的自旋极化。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1低维纳米电子结构

1.2巨磁电阻效应

1.3自旋电子学的简介及其进展

1.4自旋轨道耦合效应

1.5自旋电子注入

1.6自旋电子器件

1.7主要研究内容

2平面磁场对Rashba超晶格中自旋输运的影响

2.1引言

2.2模型与公式

2.3理想Rashba超晶格的能带

2.4有限Rashba超晶格的自旋输运

2.5总结

结论

参考文献

附录A准一维量子线中电子输运的散射矩阵方法

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢