自旋軌道耦合對(duì)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)量子線輸運(yùn)性質(zhì)的影響.pdf

1、自旋電子學(xué)是研究利用電子的自旋屬性進(jìn)行信息存儲(chǔ)、處理與傳輸?shù)目茖W(xué)，屬于納米電子學(xué)的一個(gè)熱門分支.基于半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)與自旋軌道耦合相關(guān)的輸運(yùn)問題越來越成為一個(gè)熱門的研究領(lǐng)域，特別是在沒有外磁場(chǎng)情況下，控制電子的自旋在設(shè)計(jì)自旋注入器件和自旋篩中顯得非常重要。基于半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的介觀系統(tǒng)(人工低維量子結(jié)構(gòu))，如量子線、量子點(diǎn)等將是納米電路中的重要組成部分.因此，研究含自旋軌道耦合量子線的輸運(yùn)性質(zhì)有很重要的基礎(chǔ)意義和高技術(shù)應(yīng)用背景. 本文采

2、用有效質(zhì)量自由電子模型，用散射矩陣方法在Landauer-Biittiker框架下，研究了Rashba自旋軌道耦合量子線連接兩個(gè)正常導(dǎo)體電極系統(tǒng)的電子輸運(yùn)性質(zhì)，得到了一些有意義的新結(jié)果. 全文共分為四章.第一章和第二章簡(jiǎn)要介紹閃鋅礦結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體及其異質(zhì)結(jié)中電子自旋軌道耦合的起源以及對(duì)自旋極化輸運(yùn)影響研究的歷史與現(xiàn)狀，包括自旋軌道耦合的類型和物理根源、自旋積累、自旋進(jìn)動(dòng)、自旋激化輸運(yùn)以及自旋流與Hall效應(yīng)等. 在我們自己的

3、工作第三章中，我們系統(tǒng)地研究了一個(gè)兩端連接正常導(dǎo)體電極自身含有Rashba自旋軌道耦合的量子線系統(tǒng)的電子輸運(yùn)性質(zhì).在自由電子近似下，我們采用散射矩陣方法、通過解析分析和數(shù)值計(jì)算，發(fā)現(xiàn)這種同時(shí)具有自旋軌道耦合與非絕熱電極-量子線耦合的系統(tǒng)呈現(xiàn)分?jǐn)?shù)電導(dǎo)和在某些特殊尺寸下出現(xiàn)自旋極化電流的特性.基于這一特性，我們就可以找到一種在不加外場(chǎng)的情況下獲得自旋極化電流的方法，并可以用它來設(shè)計(jì)一個(gè)自旋篩. 第四章我們對(duì)本文的工作進(jìn)行了簡(jiǎn)要的總結(jié)