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.     

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。     

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...     

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.     

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.     

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.     

量子化学研究不同取代基对六苯并蔻电荷传输性能的影响

应用密度泛函理论在B3LYP/6-311+G(d)、M06-2X/6-311+G(d)、CAM-B3LYP/6-311+G(d)理论水平,分别计算12个不同取代基取代的六苯并蔻分子的电荷传输速率.研究结果显示,采用长程较正泛函CAMB3LYP更适合目标体系的电荷传输性能研究.在六苯并蔻环上,引入6个—CH₃与—CN取代基,得到的六苯并蔻衍生物分子与母体六苯并蔻相比,空穴迁移率相对较大,分别为2.51、0.92 cm²·V^-1·s^-1,可设计为性能优良的p型有机半导体分子;引入6个—SH、—CH2SCH₃及—COOCH₃取代基,得到的3个分子与母体六苯并蔻相比,对分子的电荷传输速率改善较小;引入—SCH₃、—OCH₃、—OH、—NHCH₃、—N(CH₃)2等5个取代基,所得到的5个分子电子迁移速率为空穴迁移速率的1.7～18倍,有望设计成性能优良的n型有机半导体材料.     

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.     

贵金属/半导体异质结中的光致自旋电流效应研究

自旋电子材料因能同时对电子的自旋和电荷两个自由度实施操控,在构筑以低功耗、超高速、大容量和超宽带为特征的新一代信息处理技术中展现出巨大的应用潜力.然而,通过掺杂过渡金属元素和稀土离子而形成的传统稀磁半导体和钙钛矿锰氧化物往往因结构缺陷导致的居里温度不高、自旋磁矩和自旋极化率偏低等不足,阻碍了自旋电子材料的商业化应用.近年来,在高纯半导体上沉积贵金属薄膜所形成的贵金属/半导体异质结中,通过使用偏振光激发该类异质结可产生纯自旋电流.这种基于逆自旋霍尔效应(ISHE)、可在室温下运行的、非接触和非破坏型的自旋极化激励方法理论上可获得高于50%自旋极化率,引起了人们的广泛关注.文章主要介绍光致自旋电流形成机制和测试方法,以及入射光圆偏振度、光强、入射角度等参数对光致自旋注入效率的调控机理,介绍杂质介导和声子介导对光致自旋输运的贡献,最后提出增强光致自旋电子极化率的可行方案,可为揭示自旋载流子产生、注入和输运相关的自旋动力学核心科学问题以及研制高性能自旋电子器件提供有益的参考.     

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.