由Rashba效应和横向自旋轨道耦合诱发的量子点接触中的0.7反常结构研究

本文研究了在非对称限制势下由Rashba效应和横向自旋-轨道耦合诱发的量子点接触系统中的反常量子输运行为. 研究发现,在一定范围的Rashba相互作用强度下, 电导在0.8×2e2/h附近有一个较弱的坪台. 该坪台电导的值与非对称限制势的偏压有关. 在某个范围的偏压下, 它会随着偏压的增大而减小. 另外, 由于Rashba自旋-轨道耦合效应, 在非对称限制势作用下电子将会自旋极化. 因此, 在没有任何外加磁场的情况下, 采用纯电学手段即可做成量子点接触自旋偏振器.     

Rashba效应影响下半导体量子点中弱耦合极化子的性质

采用改进的线性组合算符和幺正变换的方法研究Rashba效应影响下量子点中弱耦合极化子的性质.导出了Rashba效应影响下量子点中弱耦合极化子的振动频率、有效质量、基态分裂能和相互作用能.数值计算结果表明表明随Rashba自旋一轨道耦合常数αR的增加由于声子作用产生的附加能量能对零磁场下自旋分裂能的影响占有绝对优势.所以,研究Rashba自旋轨道相互作时声子的影响不可忽略.     

自旋轨道耦合系统中的电流导致的自旋极化

研究了二维Rashba自旋轨道耦合电子系统中的电流导致的自旋极化。对于δ函数形式的短程电子杂质散射,得出了和文献一致的结果。在远处杂质散射下,自旋极化将会强烈地依赖于电子密度,这个结果完全不同于短程势散射的情况。并且随着杂质距离的变大,自旋极化增强。在这种散射势的情况下,不再能够通过测量纵向电导和磁化强度的方法来确定样品的 Rashba 自旋轨道耦合系数。     

四端介观量子网络中电子自旋的相干输运性质

采用解线性方程组的方法,研究了存在磁通时,四端介观量子网络中电子自旋的相干输运性质。该四端网络由具有Rashba自旋-轨道耦合互作用的量子线构成,数值计算了自旋电导对约化磁通和自旋-轨道耦合强度的依赖关系。计算结果表明:该网络中的自旋相干输运性质由约化磁通和Rashba自旋-轨道耦合之间的相互作用共同决定。这种结构中,一些端可以作为栅极控制其他端的自旋流,该四端多通道网络结构为调控电子自旋的相干输运提供了更多的选择。     

Rashba自旋轨道耦合效应对散粒噪声的影响

计算了自旋电子隧穿铁磁/半导体/铁磁异质结的隧穿系数.根据Landauer-Büttier公式及其理论框架,计算了零温时的散粒噪声和电导,对散粒噪声和电导的函数曲线进行了对比分析,讨论了它们和Rashba自旋轨道耦合效应及量子尺寸效应的关系.     

Rashba效应影响下半导体量子点中强耦合极化子的声子平均数

采用改进的线性组合算符方法，研究了Rashba效应影响下半导体量子点中强耦合极化子的光学声子平均数．导出在电子-体纵光学声子（LO）强耦合时抛物量子点中极化子的光学声子平均数、振动频率、相互作用能和有效质量随受限强度和Rashba自旋-轨道耦合常数的变化．数值计算结果表明Rashba自旋-轨道相互作用使极化子的有效质量、基态能分裂为上下两支，随耦合常数的增加极化子基态能量、有效质量表现为增加和较少两种截然相反的情形；Rashba自旋-轨道相互作用影响下强耦合极化子的光学声子平均数随量子点的受限强度、电子声子耦合强度增大而增大，极化子的相互作用能随受限强度的增加先急剧增加，当达到极值后随受限强度的增加而急剧减少．     

三终端量子点环中的自旋极化输运

利用非平衡态格林函数方法,研究了一个存在局域Rashba自旋轨道耦合作用的三电极量子点环结构中的电子输运性质.结果发现,Rashba自旋轨道耦合作用引起的自旋相关的量子干涉效应能够在电极中产生自旋流.这种自旋流的大小、方向以及自旋极化度等性质可以通过纯电学手段改变系统参数来加以调控.在适当选择这些参数时,电极中甚至可以产生完全自旋极化流或纯自旋流.这些效应说明我们所研究的系统可用来设计纯电学的自旋流产生装置.     

杂质散射对具有Rashba自旋轨道耦合2维电子系统的自旋霍耳效应影响

在具有Rashba自旋轨道耦合的2维电子系统中,外加电场会产生一个垂直于电场的自旋霍耳电流,这个效应称之为自旋霍耳效应.该文主要分析的是在考虑杂质散射的情况下,通过对具有Rashba自旋轨道耦合的2维电子系统的哈密顿量的求解,得到它在z方向的自旋分量是收敛的,同时得到了自旋霍耳电导率不普适.这不同于S inova等人所提出的在具有Rashba自旋轨道耦合的2维电子系统自旋霍耳电导率是普适的结论.     

多端口二维电子气输运特性研究

运用表面格林函数方法研究在多端口二维电子气系统中加入自旋轨道耦合的热电效应-自旋能斯特效应.数值计算表明:当Rashba与Dressehaus自旋轨道耦合强度取值不一样时,就会出现自旋能斯特效应,且随磁场的倒数呈现一系列的振荡结构,同时随着自旋轨道耦合强度的增大或磁场的减弱而增强.     

Rashba效应影响下InAs/GaAs自组织量子点中极化子性质

考虑Rashab自旋-轨道相互作用对半导体量子点中极化子基态能量的影响．采用LLP中耦合的方法处理了电子-声子相互作用．结果表明由于Rashba效应的影响使得极化子的基态能量分列为上下两支而且Rashba自旋-轨道相互作用能与总的基态能及其它能量成分间的比例关系，随电子波矢K变化非常显著．Rashba自旋-轨道相互用作使得量子点中极化子基态能量在无任何外磁场的情况下发生分裂，所以完全不同于强磁场影响下的简单Zeeman效应，然而，自旋-轨道相互作用引起的分裂有时掺杂着Zeeman分裂。因此它引起的分裂属于复杂分裂．声子对总能量的贡献为负，由于声子的存在极化子争裂能较裸电子更为稳定．     

Rashba自旋轨道耦合对NM/FS/I/FS/NM双自旋过滤隧道结中自旋相关输运的影响

基于转移矩阵方法和量子相干输运理论,研究了含两铁磁半导体层的双自旋过滤磁性隧道结(NM/FS/I/FS/NM,NM表示非磁金属,FS表示铁磁半导体,I表示绝缘层)中的Rashba自旋轨道耦合与自旋相关隧穿现象和隧穿磁电阻(TMR)效应之间的关系.研究结果表明:当左右两FS层的Rashba自旋轨道耦合强度相等时可得到最大的正TMR,而不等时可得到大的负TMR;在绝缘层厚度达到一定值后,双自旋过滤结可以获得稳定TMR,其正负和两FS层Rashba自旋轨道耦合强度的相对大小有关.     

具有自旋-轨道耦合作用的二维介观电子气中的自旋累积效应研究

建立了在含自旋-轨道耦合相互作用的二维介观多端格子模型中求解散射波函数，进而在Landauer-Buttiker框架中得到计算多端的电导和自旋电导，以及任意非平衡局域物理量（如电流驱动之下的非平衡自旋累积）的一般方法．作为散射波函数法的一个直接应用，我们研究了具有Rashba型自旋-轨道耦合的二维电子气的二端结构，在给定电流密度条件下，我们得到线性输运区的非平衡自旋累积效应的结果，发现与其它的理论结果和最近的实验结果是定性一致的．     

正交电场作用型自旋场效应管的自旋极化控制

研究了电场调控型自旋场效应管的量子输运过程.该场效应管主要由双正交电场和Rashba自旋轨道耦合共同调制.运用散射矩阵方法并结合介观体系的相关输运理论,揭示了自旋场效应管在各参数调控下的自旋量子输运过程,其自旋输运规律可由相关理论给予解释.数值计算表明,与平行电场相比,对于自旋轨道耦合型自旋场效应管的量子输运,垂直电场的调制能够导致更加明显的自旋翻转.     

铁磁/半导体/铁磁异质结构的自旋极化输运

采用相干量子输运理论和传递矩阵方法,研究了具有不同自旋指向的极化电子渡越铁磁/半导体/铁磁异质结构的隧穿几率和自旋极化率.研究表明,隧穿几率和自旋极化率随半导体长度的改变发生周期性变化、随Rashba自旋轨道耦合强度的改变发生准周期变化,并且在2铁磁电极中磁矩取向平行时;选择适当的半导体的长度和Rashba自旋轨道耦合强度可以得到较大的自旋极化率.     

在Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合相互作用下二端双通道中的局域自旋极化研究

研究二端双通道结构中同时存在Rashba和Dresselhaus两种自旋轨道耦合相互作用情况下的电子局域自旋极化.本结构中所产生的局域自旋极化是由量子干涉效应和自旋轨道耦合共同导致的,因此可以通过调节结构参数和门电压的大小来改变局域自旋极化的大小.在适当选取某些参数的情况下.局域自旋极化可以达到0.33,可以用于自旋过滤器和信息储存器件.     

铁磁/半导体/铁磁异质结中电子的自旋翻转及磁电阻效应

考虑半导体中自旋轨道耦合作用的自旋翻转效应及铁磁半导体边界处的界面势垒作用,研究了自旋极化电子在准一维铁磁/半导体/铁磁(F/S/F)异质结中的输运行为.数值结果表明,随着界面势垒的增大能够实现电子自旋的翻转.随着两边铁磁体磁化方向夹角的变化,磁电阻在夹角为π处出现正负转变,而且磁电阻正负值的绝对值关于夹角π不对称,这些现象均起源于Rashba自旋轨道耦合作用而不是Dresselhaus自旋轨道耦合作用.与Dresselhaus自旋轨道耦合作用相比,Rashba自旋轨道耦合作用更能增大磁电阻效应.     

量子点环Aharonov-Bohm干涉器中的电子自旋极化输运

采用非平衡态格林函数方法,研究了四量子点环嵌入AB干涉器中,由局域Rashba自旋轨道耦合诱导的电子自旋极化输运。在体系处于平衡态的情况下,当电子从"源"电极经量子点区到"漏"电极时,通过调节穿过AB干涉器的磁通和量子点上的局域Rashba自旋轨道耦合强度,输运电子的两种自旋态出现了完全极化现象。同时,量子点内的库仑相互作用对体系的自旋输运性质有重要影响。     

二维过渡金属硫化物中Rashba自旋轨道耦合效应的电场调控研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对6种二维过渡金属硫化物MX_2(M=Mo,W;X=S,Se,Te)中的Rashba自旋轨道耦合效应进行了系统研究.对6种MX_2材料施加垂直方向电场,发现阴离子X对于电场诱导的Rashba自旋轨道耦合效应起主要作用:X原子序数越大,电场诱导的Rashba劈裂也越大;阳离子M被阴离子X覆盖,对电场诱导的Rashba自旋劈裂影响较弱.因此,6种MX_2单层的Rashba自旋劈裂大小依次为:WTe_2>MoTe_2>WSe_2>MoSe_2>WS_2>MoS_2.施加电场后,从布里渊区中心Γ点到布里渊区边界K/K′点,自旋方向二维平面内转向垂直方向,并且随着电场的增加,面内自旋成分逐渐增加.     

正交电场作用型自旋场效应管的自旋极化控制（英文）

研究了电场调控型自旋场效应管的量子输运过程。该场效应管主要由双正交电场和Rashba自旋轨道耦合共同调制。运用散射矩阵方法并结合介观体系的相关输运理论,揭示了自旋场效应管在各参数调控下的自旋量子输运过程,其自旋输运规律可由相关理论给予解释。数值计算表明,与平行电场相比,对于自旋轨道耦合型自旋场效应管的量子输运,垂直电场的调制能够导致更加明显的自旋翻转。     

四端介观量子网络中电子的相干输运性质

采用解线性方程组的方法研究了同时存在磁通和Rashba自旋一轨道耦合的四端介观量子网络中电子的相干输运性质．计算结果表明,该量子网络中电子的相干输运是量子干涉和自旋进动的联合效应。这种四端多通道结构为调制电子的相干输运提供了更多的选择。