低维介观体系中的自旋电子输运特性研究

摘要

本文针对低维介观体系中的量子点和二维电子气结构中的一些重要的自旋电子输运现象进行了系统的理论研究，并揭示了其中的新效应及其可能的物理机制，以期为自旋电子学器件的设计和开发提供理论依据。本文主要研究内容如下： 研究了磁场对介观AB环耦合量子点结构中的自旋输运的影响：结果表明低温条件下，随施加于量子点磁场的增加，量子点内的下自旋电子占据数增加，而上自旋电子占据数减少，上下自旋逐渐分离；电子共振隧穿量子点的几率幅的相位沿一个共振峰持续的增加π，而在传输幅度为零的时候，相位突然降低π，上自旋电子的相位在-εd=0.0的位置又发生了一个π/6的突变；而下自旋电子的相位在-εd=5.0的位置也发生了一个π/6的突变。 考虑在量子点上施加磁场及自旋轨道耦合的共同作用，研究了AB环量子点结构中的自旋输运，结果表明：自旋轨道耦合作用施加在量子点上的磁场都可产生自旋极化，但自旋轨道耦合与量子点施加磁场却是相互影响的，自旋轨道耦合对自旋极化的作用将因量子点磁场施加而受抑制减弱。-εd在周期磁量子垒/阱结构中，研究了磁势垒尺d对自旋电子输运的影响。结果表明：对于理想δ函数型磁量子结构中，随d的变化，透射系数呈现出明显的正弦或余弦型的周期性振荡，且与是否考虑自旋无关；在真实δ函数型磁势垒结构中，随d的变化，透射系数的周期性振荡的规律却不起作用；隧穿电导在理想δ函数型磁势垒结构与真实δ函数型磁势垒结构存在较大差异。通过对比两种模型表明：采用理想δ函数型磁势垒结构得出的结论可能偏离实际应用中的真实δ函数型磁势垒结构的物理规律。 选取由铁磁条和肖特基金属条周期的沉积在二维电子气上形成的磁电超晶格系统，研究了调控参数对其自旋输运的影响。研究结果表明：调控铁磁条产生的磁场强度，与自旋有关的透射系数和电导将表现出明显的震荡现象，若适当增加磁场强度，可获取高自旋极化率；而通过调节肖特基条的势垒高度，在低磁场条件下就可实现很好的自旋极化电子输运性能。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

第2章理论方法

第3章AB环量子点中的自旋输运

第4章磁超晶格中的自旋输运

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢