自旋軌道耦合對半導體異質結量子線輸運性質的影響.pdf

1、自旋電子學是研究利用電子的自旋屬性進行信息存儲、處理與傳輸的科學，屬于納米電子學的一個熱門分支.基于半導體異質結與自旋軌道耦合相關的輸運問題越來越成為一個熱門的研究領域，特別是在沒有外磁場情況下，控制電子的自旋在設計自旋注入器件和自旋篩中顯得非常重要?；诎雽w異質結的介觀系統(tǒng)(人工低維量子結構)，如量子線、量子點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性質有很重要的基礎意義和高技術應用背景. 本文采

2、用有效質量自由電子模型，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正常導體電極系統(tǒng)的電子輸運性質，得到了一些有意義的新結果. 全文共分為四章.第一章和第二章簡要介紹閃鋅礦結構半導體及其異質結中電子自旋軌道耦合的起源以及對自旋極化輸運影響研究的歷史與現狀，包括自旋軌道耦合的類型和物理根源、自旋積累、自旋進動、自旋激化輸運以及自旋流與Hall效應等. 在我們自己的

3、工作第三章中，我們系統(tǒng)地研究了一個兩端連接正常導體電極自身含有Rashba自旋軌道耦合的量子線系統(tǒng)的電子輸運性質.在自由電子近似下，我們采用散射矩陣方法、通過解析分析和數值計算，發(fā)現這種同時具有自旋軌道耦合與非絕熱電極-量子線耦合的系統(tǒng)呈現分數電導和在某些特殊尺寸下出現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的情況下獲得自旋極化電流的方法，并可以用它來設計一個自旋篩. 第四章我們對本文的工作進行了簡要的總結