铁磁电极耦合量子点结构的自旋极化输运

摘要

本论文对与铁磁电极耦合的量子点这个介观体系中的自旋极化输运现象做了系统和深入的理论研究，这对将来的电子器件的发展和应用具有重要价值和意义。其目的一方面在于揭示介观体系中新效应的物理机制和规律，另一方面为设计和实现具有更优良性能的量子器件提供物理模型和理论依据。本文第一章先介绍了介观体系和自旋电子学，又介绍了介观输运过程中常见的量子现象，回顾了低维介观体系研究中的一些重要实验和理论进展。第二章则较详细地介绍了本文所采用的理论工具--非平衡格林函数和求解格林函数所用的戴逊方程方法，研究了铁磁-量子点-铁磁结构的量子输运性质，给出了格林函数的定义式和计算方法，推导出的电流、电导、隧穿磁电阻的一般表达式。第三章着重研究了与两个铁磁电极耦合的单个磁自旋结构，探讨了这种结构的与自旋相关的输运性质，得到了局域态密度、电流、电导和隧穿磁电阻在各种条件下随外加偏压变化的特性。研究发现，输运特性不光依赖于电极的极化度和局域自旋与电子之间的自旋交换相互作用，还依赖于外部电极磁矩的相关取向。而在第四章中，论文探讨了自旋极化电流、自旋极化电导的特性，特别讨论了电流在非平行构型的磁矩下的行为，发现不同磁矩构型对自旋极化电流有很大的影响，研究还发现，自旋极化电流只有当某些参数取特定值时才能出现最大值。在反平行构型中，极化度p和量子点内电子的自旋翻转在整个电子输运过程中会扮演尤其重要的角色。在第五章对本论文工作进行了总结，并对以后可深入研究的工作提．出了一些展望和设想。