铁磁半导体/半导体/铁磁半导体异质结中光子辅助量子输运特性

基于有效质量近似和Floquet理论,考虑自旋-轨道耦合和外场驱动作用下,研究铁磁半导体/半导体/铁磁半导体异质结中的量子输运特性.结果表明自旋-轨道相互作用不仅使自旋发生翻转,而且束缚态能级发生劈裂,从而使电导率中出现两个Fano共振峰.势阱两边的磁化强度以及两边磁化强度之间的夹角对自旋翻转和共振位置具有调制作用.     

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.     

有机铁磁体自旋输运和载流子特性理论研究

有机铁磁体结合了铁磁体磁特性和有机材料软特性,在有机自旋电子学领域新型材料及器件设计方面具有广阔的应用前景.本文介绍了有机铁磁器件自旋输运方面的研究进展,讨论了基于有机铁磁的自旋过滤、多态磁电阻和自旋整流等新奇概念,阐明了有机铁磁体自身相互作用,如电子-晶格耦合和侧基自旋关联在以上现象中所扮演的角色.同时,对有机铁磁中...     

浓磁半导体材料的制备、磁性和自旋极化的输运

成功制备出过渡金属元素含量高的Zn_1-xCo_xO、Ti_1-xCo_xO₂、(In_1-xCo_x)2O3铁磁半导体(浓磁半导),发现这些氧化物浓磁半导体具有高于室温的居里温度、高自旋极化率、巨磁光克尔效应等优良材料特性。还对浓磁半导的输运性质进行了系统的实验和理论研究,提出了自旋依赖的电子变程跃迁理论模型。这些用新方法制备的氧化物浓磁半导体,不同于常规的稀磁半导体,有望成为高效自旋注入源和半透明磁光新材料。     

GaN基半导体中载流子的自旋注入、弛豫及调控

GaN基半导体材料由于其电场可控的自旋轨道耦合以及高于室温的居里温度,在半导体自旋电子学领域引起了广泛的关注.载流子的自旋注入、弛豫和调控是发展半导体自旋电子器件的关键问题.本文回顾了基于时间分辨克尔光谱和平面自旋阀电学测量对GaN基半导体中载流子的自旋注入、弛豫和调控的研究进展.对GaN基半导体的精细能带结构、自旋轨道耦合、自旋弛豫机制及自旋调控等进行了讨论,总结了GaN基半导体自旋电子器件的研究现状并提出展望.     

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.     

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。     

四终端铁磁/半导体/铁磁异质结的自旋输运性质

提出了含有δ势垒的四终端铁磁/半导体/铁磁异质结模型,研究了该模型透射概率的性质.结果表明:透射概率随半导体长度的增加产生周期性振荡,且与δ势垒强度及电子的自旋方向相关,Rashba自旋轨道耦合强度、外磁场对透射概率均有影响.     

金属量子结构中的半导体输运性质及其调控

随着后摩尔时代的推进,以硅为基础的半导体器件正接近其性能极限.除了不断引入新的器件结构外,设计具有半导体特性的金属量子结构为微电子器件的性能提升提供了全新的解决方案;而打开金属带隙,使其具有栅极可调半导体输运,是实现其应用的关键.以此为目的,自20世纪末以来,多种金属量子结构便逐步被设计与开发,其输运特性的有效调控也被学术界广泛研究.本文回顾了零维量子点、一维纳米线/纳米管、二维材料/人工二维晶格/超导薄膜等不同维度金属量子结构的研究进展;针对这些结构体系,介绍了其各自的能隙调控思想,总结分析了可控输运特性的实现方法与内在机制,对比展示了材料结构的电学性能及应用前景.基于目前报道的研究结果,提出了未来预期的研究方向:开发金属量子结构中输运与自旋关联特性,设计同时传输电荷与自旋信息,且具有栅极可调输运带隙的全金属沟道材料、结构与器件.     

受多体效应影响的平行双量子点结构中的自旋输运

采用非平衡态格林函数方法,研究了一个三电极的平行双量子点结构中由局域Rashba型自旋轨道耦合诱导的自旋极化的电子输运.结果发现,当电子从\"源\"电极经量子点区到两个\"漏\"电极时,它能根据自身的自旋态选择终端,即自旋极化和自旋分离可在这一结构同时实现.同时发现,量子点内的库仑相互作用对该体系的自旋输运性质有重要影响,其中有额外电极与之耦合的量子点中的库仑相互作用的强度对自旋输运起主要调节作用.     

三环喹唑啉及其衍生物的电荷传输性质研究

使用电荷传输的半经典模型Marcus和密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/631G**水平上对三环喹唑啉及其衍生物分子的电荷传输性质进行理论研究.结果显示,硫甲基取代分子的空穴传输和电子传输速率常数相当,速率常数为1.77×1012 s-1,预示可设计成空穴传输和电子传输材料.羟基取代、烷氧基取代、巯基取代分子的空穴传输载流子迁移率μ+与速率常数k+,比苯并菲(TOH)和六氮杂苯并菲(HATOH)液晶分子约大1个数量级,比其电子传输大近2个数量级,显示选择三环喹唑啉为刚性中心核合成盘状液晶半导体材料     

一维方势垒中有DresselhausA旋轨道耦合的电子输运

根据有Dresselhaus自旋轨道耦合作用和外加偏压的电子哈密顿量，通过传递矩阵的方法计算势垒内和势垒外的波函数，从而计算出在有外加偏压情况下单势垒的电子隧穿透射系数，研究了Dresselhaus自旋轨道耦合作用及外加偏压对电子自旋输运的影响。     

量子点体系中自旋过滤、自旋流产生和自旋注入

自旋电子学是一门新兴的交叉学科,其中心主题就是对固体电子系统中电子的自旋自由度进行有效地操作和控制.量子点体系中的自旋效应近期受到了理论和实验较多的关注.本文着重介绍了自旋轨道耦合效应对量子点体系输运性质的影响,探讨了怎样利用自旋轨道耦合效应来实现对自旋的有效过滤和纯自旋流产生.基于四铁磁端双量子点体系中电子的交换相互作用机制,指出了一种可以显著提高从铁磁金属到半导体量子点自旋注入效率的新方法.     

量子Dicke模型中纠缠与自旋压缩性质的研究

在经典极限条件下,量子化的Dicke模型表现为混沌动力学特征.通过研究量子纠缠和量子自旋压缩特性,得到以下结论:线性熵对于初态函数的选择,在相空间的不同区域有不同的表现,混沌区域的量子纠缠明显增大,规则区域则减弱;量子自旋压缩在相空间也表现出对混沌和规则区域的敏感性,混沌区域与规则区域相比较,存在自旋压缩的可能性较大;相同条件下,线性熵和压缩系数的变化趋势具有相似的表现行为.     

Modeling Quantum Transport in Nanoscale Vertical SOI nMOSFET

The electron transports in micro-architecture semiconductor are simulated using vertical SOI nMOSFET with different models. Some details in transport can be presented by changing channel length, channel thickness and drain voltage. An interesting phenomenon similar to collimation effect in mesoscopic system is observed. This may suggest the quite intriguing possibility that scattering may open new channel in sufficiently narrow devices.     

自旋梯状化合物Sr14(Cu1-xZnx)24O41的电输运及磁学性质

采用标准固相反应法制备了Sr14(Cu1-xZnx)24O41(x=0, 0. 01, 0. 02, 0. 03)系列多晶样品. X射线衍射谱表明所有样品均呈单相,且样品晶格常数大小随Zn掺杂量x的变化存在微弱波动. X射线光电子能谱表明Sr14Cu24O41中Cu离子以+2价形式存在,Zn掺杂对体系中Cu离子化合价不造成影响. 磁化率测量结果表明在10~300 K温度范围内Zn掺杂使体系磁化率降低,拟合结果表明随着Zn掺杂量x的增大,居里-外斯项对体系磁化率贡献逐渐减弱,二聚体耦合能JD 逐渐降低,每个分子中CuO2 自旋链内二聚体个数ND 与自由Cu2+离子自旋数NF 均逐渐减少,进一步分析显示替换二聚体内Cu2+离子的Zn2+离子数少于替换自由Cu2+离子的Zn2+离子数. 电阻率测量结果表明Sr14Cu24O41体系具有半导体特性,并且Zn掺杂会使体系电阻率降低,降低程度随掺杂量x增大而增大,但并未使体系发生金属- 绝缘体转变. 认为电阻率降低可能是由于Zn2+离子掺杂使体系内CuO2 自旋链中二聚体发生退耦,破坏了电荷有序超结构,从而使更多的空穴释放出来并转移到导电性好的Cu2O3自旋梯子中所致.     

随机晶场作用的铁磁自旋系统的临界特性

在伊辛模型的框架内考虑随机晶场作用的铁磁自旋系统的临界特性用有效场理论推导平方格子的磁化表达式 ,重点研究系统的临界特性 ,在某些晶场和随机浓度的范围内呈现出一些新的临界特性 ,我们详细讨论随机浓度对临界特性的影响 ,并给出了相图和磁化曲线     

半导体纳米线——宏观牛顿世界与微观量子世界的理想桥梁

本文以我们的研究团队自1995年以来在半导体纳米线材料与物理研究中所做的科研工作为主线,从如何自下而上地规模、可控制备硅等半导体纳米线的开创性研究工作开始,着重介绍半导体纳米线独一无二的物理性质的代表性研究工作,以及它们在高品质真空电子源、新型高效光电器件、新能源器件方面的潜在应用的研究成果．最后,对半导体纳米线的未来发展前景进行了展望．