吴汉春[1]2004年在《铁磁非铁磁异质结及多臂量子环中电子输运性质研究》文中认为本论文针对既具有理论意义又有应用价值的铁磁/非铁磁/铁磁异质结及多臂量子环中的输运现象进行了一些理论研究。其目的一方面在于揭示已知量子结构中的新效应及物理机制,另一方面在于探索新的量子结构,为可能的新型量子器件的设计开发提供理论依据。研究的内容及获得的主要结果如下:(1) 利用Rashba自旋轨道耦合模型,同时考虑自旋轨道耦合效应、量子相干效应、量子尺寸效应,导出了铁磁体/半导体/铁磁体异质结中电子传输概率的计算公式,计算结果表明传输概率表现出很典型的共振传输的性质。随着半导体长度的增加,传输概率振荡得越来越快,波峰也变得越来越尖,相邻波峰之间的距离越来越窄。(2) 利用Rashba自旋轨道耦合模型和群速度的概念, 我们研究了电子渡越铁磁体/半导体/铁磁体异质结的时间特性,结果表明在此结构中自旋轨道耦合效应明显缩短了电子得渡越时间;结果同时表明随着半导体长度的增加,电子的渡越时间并不是线性增加,而是呈现出台阶形变化的有趣结论。(3) 提出了一种新型的多臂量子环结构,导出了电子通过叁臂量子环的传输概率计算公式。计算结果表明多臂量子环中传输概率一个周期内的波峰数目取决于多臂量子环中的波函数的数目。结果进一步表明磁场反平行排列比磁场平行排列(除了奇点附近)有更大的电导,可以高达以上。(4) 发展了一种计算多臂量子环中持续电流的等效研究方法,并利用此方法计算了电子通过叁臂量子环的持续电流。计算结果表明各个臂上持续电流不同,这完全不同于单环和耦合环,并且指出持续电流不同不是由磁场引起,而是由于每个臂上电子的波函数不同;计算结果进一步表明持续电流的振幅正比于Fano振荡和反振荡的斜率;计算结果同时表明此体系中存在巨持续电流。
张迎涛[2]2006年在《若干介观体系中的自旋输运性质研究》文中认为本论文选择具有重要应用价值和基础理论研究意义的磁调制量子结构(即铁磁／非铁磁／铁磁异质结、铁磁／势垒／非铁磁／势垒／铁磁异质结)以及多臂量子环作为研究对象，针对其中的电子自旋极化输运现象、渡越时间、持续电流以及噪声等问题进行了较为系统的理论研究，揭示了一些新效应及其物理机制；旨在探索新颖的量子结构及其中的量子特性，为可能的新型量子器件的设计开发提供理论依据。论文工作得到的主要结论概述如下： (1)我们考虑了Rashba自旋轨道耦合效应，研究了含有铁磁／半导体／铁磁叁终端异质结中准一维波导的自旋输运性质。该模型是计算自旋轨道耦合作用中被广泛采用的一种基本模型。我们发展了一维的量子波导理论同时将其应用到了叁终端异质结中。渡越时间是一个很重要的物理量，它有助于人们认识量子隧穿现象本质，而且对理解和设计高速量子器件有着重要的意义。我们基于群速度的概念以及粒子流守恒法则，计算了自旋电子的渡越时间。计算结果表明：随着Rashba自旋轨道耦合的强度的增大，无论对于自旋向上还是自旋向下的电子，隧穿概率的相位都发生了变化。随着半导体长度的增加，自旋轨道耦合强度可以改变隧穿概率的相位。同时，随着半导体长度的增加，自旋电子的渡越时间并不是线性的增加，而是呈现了波状的增长过程。此外，随着自旋轨道耦合强度的增加，自旋电子的渡越时间也在增加。换句话说，自旋轨道耦合强度降低了器件反应的速度，阻碍了电子的运动。叁终端异质结中的这些结论对于新型量子自旋电子器件的理解和设计是有益的。 (2)我们发展了一维量子波导理论同时将其应用到以薄绝缘体作为势垒的铁磁／半导体／铁磁异质结中。同时考虑了Rashba自旋轨道耦合效应和量子尺寸效应，基于群速度的概念以及粒子流守恒法则，我们分别计算了随Rashba自旋轨道耦合强度和半导体长度变化的自旋电子渡越时间。结果表明，铁磁金属及半导体之间的势垒对自旋向上及自旋向下电子的隧穿概率特性都有着重要的影响。半导体长度的增加和Rashba自旋轨道耦合强度的增加对自旋电子渡越时间的影响与不考虑势垒的异质结的情况相类似，所不同的是势垒
董衍坤[3]2008年在《Rashba自旋轨道耦合对半导体AB测试仪中自旋输运的影响》文中研究说明本论文应用量子波导理论对半导体Aharonov-Bohm(AB)测试仪中自旋相关的电子输运特性进行了研究。我们所研究的半导体AB测试仪由半导体AB环连接两个铁磁电极组成,且在环的下部存在势垒,两个铁磁电极的磁化方向分别为平行和反平行排列。考虑半导体AB环中Rashba自旋轨道耦合以及势垒的影响,利用散射矩阵方法计算了自旋相关的隧穿系数。由隧穿系数利用Landauer-Büttiker电导公式和隧穿磁电阻理论分别计算了自旋相关的电导、自旋极化率和隧穿磁电阻。结果有以下几部分内容:1.利用散射矩阵的方法推导出电子通过A-B测试仪的隧穿系数及电导,结果表明,总磁通和势垒的存在可以影响AB测试仪中两类电导零点的出现,电导展现出的AB谐振主要由磁通和势垒控制,我们所研究的结构展现出很好的AB谐振,这个结果更有力的证明了半导体介观环中A-B效应的存在。2.首次把AB介观多臂环的电极变为铁磁电极进行研究。在铁磁电极磁矩平行排列时,不同自旋态电子展现出不同的输运性质;当磁矩反平行排列时,自旋对电子输运性质的影响消失,但电子整体的透射概率明显减小。由于铁磁电极的存在,出现了明显的自旋极化现象,且我们研究的模型可以得到很大的自旋极化率和隧穿磁电阻,这充分说明我们的器件非常有利于应用在传感器和磁记录上。3.计算了Rashba自旋轨道耦合的存在对电子隧穿性质的影响,结果表明Rashba自旋轨道耦合的存在是由于外加电场的作用,在此作用下,电子的隧穿概率有所提高,且出现了自旋滤波现象;自旋滤波的出现不仅依赖于电场,还依赖于磁场的存在即AB磁通。
参考文献：
[1]. 铁磁非铁磁异质结及多臂量子环中电子输运性质研究[D]. 吴汉春. 清华大学. 2004
[2]. 若干介观体系中的自旋输运性质研究[D]. 张迎涛. 河北工业大学. 2006
[3]. Rashba自旋轨道耦合对半导体AB测试仪中自旋输运的影响[D]. 董衍坤. 河北师范大学. 2008
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