双量子点系统中热压作用下的自旋过滤效应

研究与两个金属电极耦合的顺序连接双量子点系统中热压作用下的自旋极化电流.在震荡磁场的作用下,两个量子点之间的耦合强度变得和自旋有关,并对电流的强度和共振峰产生影响.在量子点内库伦相互作用为零时,随着两个量子点中不同自旋方向电子耦合强度差值的增大,自旋朝上的电流出现明显的双峰结构,而自旋朝下电流保持单峰结构,并且强度变弱,使得电流的自旋极化率增大,产生理想的自旋过滤效果.这种现象在器件两端的温度差较小的条件下也能够出现,是设计灵敏、低能耗的热自旋电子学器件的理想情况.量子点内的库伦相互作用会使得电流的峰产生进一步的分裂,从而在更多的量子点能级处出现一种自旋方向的电流为峰值,而一种自旋方向的电流为极小值的情况.通过调整量子点间自旋相关的耦合强度的符号,可以控制能够隧穿通过结构的电子的自旋方向.     

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.     

量子阱中自旋电流与电荷流

由薛定谔方程和密度矩阵推导出量子阱中电子输运的几率方程,并由此得出了量子阱中自旋流与电荷流的表达式.结果发现随着自旋退相干时间的增加左边的自旋电流增加,而右边的自旋电流减小.这些结论对量子自旋器件的研究有重要的意义.     

与非共线铁磁引线耦合的双量子点环中电子的输运

用非平衡格林函数理论研究与两个铁磁引线连接的平行连耦合双量子点系统中电子输运性质。两个铁磁引线的磁矩相互成任意角度,即磁矩是非共线性的。通过调节磁矩间的角度,可以控制不同自旋方向电子的输运性质,从而能充分操作通过整个系统的电流和隧穿磁阻。两个铁磁弓I线磁矩间的相对角度对量子点中不同自旋电子的占据数有显著的影响,是决定电流和隧穿磁阻性质的内在机制。量子点间的耦合强度、量子点与引线的耦合强度等也会对系统的电流有明显的作用,从而提供了丰富的电流操控手段。本文研究的系统可以用作自旋阀,在自旋电子学器件中有实际的应用价值。     

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。     

与铁磁电极耦合的双量子点中近藤效应的研究

研究了与铁磁电极耦合的串连双量子点中的平衡和非平衡近藤效应,同时考虑了两侧电极中自旋极化的态密度为平行和反平行的情况。结果表明,每个量子点的平衡态密度在平行情况下只有一个尖峰,当有外加偏压的时候,这个尖峰将分裂为两个;在反平行情况下,每个量子点的平衡态密度有两个尖峰,分别对应与电子的两种不同自旋取向,自旋向下和向上的态密度双峰之间的距离将在外加偏压的影响下分别增大和减少。在反平行情况下,每一种自旋成份的微分电导只有一个尖峰,并且分别在费米面之上和之下;而在平行情况下,每种自旋成份的微分电导都有两个尖峰,其中自旋朝下的微分电导尖峰较高。     

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.     

单势垒量子阱中自旋抽运电流的研究

利用密度矩阵方法，我们研究了单势垒量子阱中自旋抽运电流，发现当量子阱中的电子发生自旋电子共振时．自旋抽运电流出现极大值。     

耦合于铁磁电极平行双量子点的自旋极化输运

利用双杂质的Anderson模型的哈密顿量,从理论上研究了耦合于铁磁电极的平行双量子点的自旋极化输运性质,并借助运动方程方法求解了哈密顿量.结果表明,该系统在费米能级处的Kondo共振峰与自旋极化强度和磁通量的取值有关.与此同时,在平行组态情况下,Kondo共振峰位置发生了偏移,而在反平行组态情况下,Kondo共振峰出现在相同位置处.这些现象使得这一双量子点系统的物理特性更加丰富,它们将有助于解释自旋电子学中的电子关联问题.     

自旋轨道耦合对串联双量子点电子全计数统计特性的影响

基于粒子数分辨的量子主方程,研究了具有自旋轨道耦合效应的串联双量子点体系的电子计数统计特性。通过分析电极的自旋极化率、量子点的点间隧穿耦合强度以及其能级失谐对前三阶累积矩的影响,发现当量子点的点间隧穿耦合强度与量子点电极耦合强度处于同一量级,且两个量子点的能级失谐大于其自旋轨道耦合强度数倍(约5~10)时,对于电极自旋极化率较大的情形,在仅有单占据态到空占据态参与电子输运的偏压区域内,自旋轨道耦合效应对电流的前三阶累积矩,尤其是高阶累积矩,有一个明显的影响。特别是,通过调节两个量子点的能级失谐,可以找到一个高阶电流累积矩基本上与自旋轨道耦合强度成正比的区域。因此,可以基于电流高阶累积矩定性获取串联双量子点的自旋轨道耦合参数,为其在固态量子计算中的应用提供理论基础。     

颗粒间隧穿体系H-A模型的磁电阻翻转效应

基于HELMAN-ABELES模型,超越传统的一级近似,对磁场相关库仑阻塞下体系的磁输运性质进行了系统的理论分析.我们发现,磁场相关的库仑能隙将引起低温下的正磁电阻发散行为,该行为与自旋极化引起的低温负磁电阻相互竞争,使体系的宏观磁电阻随参数的区域变化呈现出复杂的特征.我们分析了该正磁电阻出现的根本原因,从而指出影响磁电阻的因素除了传统的自旋极化率之外,还有与之效果相反的自旋相关库仑能隙的作用,后者为颗粒体系中的磁电阻效应提供了新的可能来源.     

稀磁半导体/半导体量子线中的散粒噪声

采用散射矩阵方法研究在电场、磁场作用下稀磁半导体/半导体量子线结构中自旋依赖的散粒噪声性质,揭示其中自旋噪声同外磁场、偏压、温度和体系的几何参数之间的依赖关系.研究发现,稀磁半导体/半导体量子线的噪声谱密度随外磁场的增加而显著减小.自旋向下电子的热噪声随温度变化近似线性增大,而自旋向上电子的热噪声随温度变化而呈现出振荡现象.自旋向下电子的散粒噪声谱,零温时随偏压变化而线性增加,而在低温时随偏压变化在小范围内呈现出振荡现象.     

人造双原子分子的自旋极化电子输运

利用非平衡格林函数方法研究了Aharonov-Bohm环中人造双原子分子的自旋极化电子输运性质.计算了量子点中自旋相关的占有数、自旋积累以及系统总电导和自旋极化率.发现两电极之间的耦合强度以及量子点之间的耦合强度对系统自旋相关输运性质以及总的电导有重要影响.     

GIANT MAGNETORESISTANCE EFFECTS IN Co／Cu （111） SUPERLATTICE

We present a spin-dependent scattering theory to explain the new type of magnetoresistance effect and magnetization in Co/Cu(111) su-perlattice with atomically smooth interfaces. Our model is simple, but the calculated results are consistent with the experimental ones.     

Co/Cu/Co结构中纳米氮化物界面掺杂研究

研究了纳米氮化物(NNL)界面掺杂对Co/Cu/Co磁电阻的影响.当NNL在下界面(Co/Cu)掺杂时,得到了反常磁电阻为-0.043%;当NNL在上界面(Cu/Co)掺杂时,磁电阻近似为0;当NNL同时在上、下界面掺杂时,得到的反常磁电阻为-0.005%.运用Camley-Barnas的玻尔兹曼半经典理论模型,通过调整界面参数计算其磁电阻,发现改变界面自旋相关散射系数能对实验结果给出合理解释,证明了NNL掺杂确实能改变界面自旋相关散射系数.     

自旋轨道耦合对铁磁/半导体/绝缘体多层膜结构中隧穿性质的影响

利用传递矩阵方法,计算了自旋轨道耦合对铁磁/半导体/绝缘体多层膜结构中隧穿性质的影响.结果表明,当半导体和铁磁体之间是绝缘接触时,体系的输运性质发生明显改变,同时出现了自旋反转效应.     

有机自旋电子学研究进展

本文从铁磁有机器件与非磁有机器件两方面介绍了近年来有机自旋电子学研究进展,理论上探讨了有机功能材料内的自旋极化注入与输运、自旋的微观动力学过程以及调控载流子的自旋取向对器件整体性能的影响。针对最近发现的有机强磁效应,从实验与理论两方面作了系统的阐述。     

含时电场驱动下的介观环中的持续流

采用自由电子模型，导出了在含时电场驱动下考虑电子自旋后一维正常金属介观环中持续流的解析表达式，精确求出了其能谱。首次采用含时电场来考虑介观环中的持续流的问题，分两种情况，即讨论了T=0K与T〉0KAC时效应诱发的持续流，并研究了温度对持续流的影响。     

铁磁/超导结中铁磁性和超导电性的共存

利用BTK理论以及Nambu自旋格林函数方法计算了铁磁/超导结中的准粒子局域态密度(DOS).计算结果表明在铁磁一侧界面附近超导邻近效应引起了具有超导特征的准粒子局域态密度,而在超导一侧界面附近由反邻近效应引起了自旋相关的DOS,即呈现了一定的磁性.由此判断在结的界面附近有铁磁性和超导电性的共存现象.     

Magnetic tunnel junctions (MTJs)

We review the giant tunnel magnetoresistance (TMR) in ferromagnetic-insulator-ferromagnetic junctions discovered in recent years, which is the magnetoresistance (MR) associated with the spin-dependent tunneling between two ferromagnetic metal films separated by an insulating thin tunnel barrier. The theoretical and experimental results including junction conductance, magnetoresistance and their temperature and bias dependences are described.