四终端量子环自旋输运的性质

提出了铁磁/半导体/铁磁结构的四终端量子环模型,研究表明:透射概率随半导体环增大做周期性等幅振荡,并与电子的自旋方向和铁磁电极的磁矩方向相关。上下电极的平均透射概率均比右侧电极的大,但四终端量子环的平均透射概率及其振荡频率均比两终端量子环的低。Rashba自旋轨道耦合具有促使透射概率产生零点的效应,AB磁通对透射概率具有影响。     

三终端量子环的透射概率和概率流密度

透射概率和概率流密度随量子环增大都会发生振荡。δ势垒增强会使概率流密度在下臂中单调增,在上臂中单调减。AB磁通增强时,透射概率和概率流密度都会发生振荡。在一定条件下,上臂左右段概率流密度之间存在对称性。     

双量子环的隧穿电导和隧穿磁电阻

研究了双量子环的隧穿电导和隧穿磁电阻,研究结果表明:隧穿电导和隧穿磁电阻都随半导体环增大做周期性等幅振荡。δ势垒、Rashba自旋轨道耦合、AB磁通对隧穿电导或隧穿磁电阻的影响各不相同。隧穿磁电阻随AB磁通增强发生周期性等幅振荡,并随φ0角的减小而增大。两电极磁矩方向反平行时,隧穿磁电阻恒为零。     

外加磁场对含双δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋输运和散粒噪声的影响

研究了外磁场存在时,含双δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋相关的透射概率和散粒噪声,讨论了量子尺寸效应和Rashba自旋轨道耦合效应.研究结果表明:不同自旋取向的电子隧穿异质结时,透射概率和散粒噪声随半导体长度的变化特性是作等幅振荡;外加磁场和Rashba自旋轨道耦合强度的增强都会加大透射概率和散粒噪声的振荡频率;外加磁场角度的改变会改变散粒噪声的振荡频率;双δ势垒的存在增大了自旋电子透射概率的振幅.     

外加磁场对含双δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋输运和散粒噪声的影响

研究了外磁场存在时,含双δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋相关的透射概率和散粒噪声,讨论了量子尺寸效应和Rashba自旋轨道耦合效应.研究结果表明:不同自旋取向的电子隧穿异质结时,透射概率和散粒噪声随半导体长度的变化特性是作等幅振荡;外加磁场和Rashba自旋轨道耦合强度的增强都会加大透射概率和散粒噪声的振荡频率;外加磁场角度的改变会改变散粒噪声的振荡频率;双δ势垒的存在增大了自旋电子透射概率的振幅.     

纳米环中基于自旋轨道耦合的自旋过滤效应

理论研究纳米尺度半导体量子环中的电子自旋极化输运现象。量子环的每个臂上生长一个半导体量子点,其中存在Rashba自旋轨道耦合相互作用。在外加磁通的联合作用下,流过体系的自旋朝上和朝下的电子将获得不同的相位,从而发生不同的干涉效应。在适当调控体系参数的情况下,只能有一种自旋取向的电子通过,即发生了自旋过滤效应。此结构能在现有的实验条件下实现,并有望能得到实际的应用。     

串联量子环自旋输运的性质

摘要：本文提出了金属/半导体/金属结构的串联量子环模型,研究表明：透射概率随半导体环增大发生振荡,AB磁通和Rashba自旋轨道耦合对两种自旋态电子的透射概率具有不同影响,A臂臂长和πR的比值与透射概率主共振峰的个数相关。透射概率随外加磁场增强发生振荡,其平均值随 角的减小而增大。     

含双δ势垒铁磁/半导体/铁磁异质结隧穿电导的性质

研究了含双δ势垒的三终端铁磁/半导体/铁磁异质结隧穿电导的性质,结果表明:隧穿电导随半导体长度的增加作周期性等幅振荡,δ势垒强度、Rashba自旋轨道耦合强度、外加磁场强度及方向对隧穿电导均有不同的影响.     

GeTe中铁电极化对自旋霍尔电导的调控研究

利用电场控制电荷的自旋流与电流相互转换是自旋电子器件的关键所在,而这种控制机制在铁电半导体GeTe中可以得到实现,因为其铁电极化可以改变自身的自旋织构。基于密度泛函理论计算,我们发现可以通过铁电极化可以进一步调节自旋霍尔电导(spinHallconductivity,简记为SHC),通过计算得到自旋霍尔电导的一个分量σxyz在带边缘附近可以达到100?/e(?cm)-1的量级,其主要原因在于电极化改变了能带结构。该研究工作为可控的自旋输运的实验和理论研究具有重要的价值,必将推动自旋电子学的进一步发展。     

SiGe/Ge/SiGe异质结构中自旋极化输运特性的模拟

利用蒙特卡罗方法对SiGe/Ge/SiGe异质结构的自旋极化输运特性进行了模拟研究．在Ge沟道调制掺杂异质结构形成的二维空穴气中,空穴的自旋进动主要受Rashba自旋轨道相互作用控制．在77～300K的温度范围内,对自旋散射长度、自旋极化率等自旋极化输运特性进行了研究．模拟结果显示,低温和窄宽度沟道有利于减小散射对自旋极化输运的影响,避免自旋极化率衰减,增大自旋散射长度．栅控的漏端电流自旋相关效应使器件跨导增大,并产生负跨导效应．     

Spin transport properties in double quantum rings connected in series

A new model of metal/semiconductor/metal double-quantum-ring connected in series is proposed and the transport properties in this model are theoretically studied.The results imply that the transmission coefficient shows periodic variations with increasing semiconductor ring size.The effects of the magnetic field and Rashba spin-orbit interaction on the transmission coefficient for two kinds of spin state electrons are different.The number of the transmission coefficient peaks is related to the length ratio between the upper arm and the half circumference of the ring.In addition,the transmission coefficient shows oscillation behavior with enhanced external magnetic field,and the corresponding average value is related to the two leads’ relative position.     

基于图形衬底的InAs/GaAs量子点和量子环液滴外延

液滴外延生长半导体材料是一种较为新颖的MBE生长技术.而图形衬底对液滴外延的影响到目前为止并没有非常详细的研究结果.作者在GaAsμm级别网形衬底上进行了InAs的液滴外延生长,并在不同结构的图形衬底上得到了不同的InAs量子点和量子环生长结果.基于生长结果,分析了图形衬底对液滴外延的影响和液滴外延下最子点和量子环的形成机制以及分布规律.     

基于图形衬底的InAs/GaAs量子点和量子环液滴外延

液滴外延生长半导体材料是一种较为新颖的MBE生长技术,而图形衬底对液滴外延的影响到目前为止并没有非常详细的研究结果. 作者在GaAs μm级别图形衬底上进行了InAs的液滴外延生长,并在不同结构的图形衬底上得到了不同的InAs量子点和量子环生长结果.基于生长结果,分析了图形衬底对液滴外延的影响和液滴外延下量子点和量子环的形成机制以及分布规律.     

表面势垒形状对NEA光阴极电子能量分布的影响

通过计算电子到达阴极面时的能量分布和求解电子隧穿表面势垒的薛定谔方程得到了透射式NEA GaAs光阴极发射电子能量分布的计算公式.利用该公式仿真研究了阴极表面势垒形状对电子能量分布的影响,发现I势垒变化对阴极的量子效率影响显著,其中尤以I势垒宽度影响更大,而Ⅱ势垒则影响阴极的能量展宽,其中真空能级的升高可使阴极电子能量分布更集中,但却牺牲了一定的阴极量子效率.拟合分析了实验测试的透射式阴极电子能量分布曲线,实验与理论曲线吻合得很好,并得到了阴极的表面势垒参数.     

表面势垒形状对NEA光阴极电子能量分布的影响

通过计算电子到达阴极面时的能量分布和求解电子隧穿表面势垒的薛定谔方程得到了透射式NEA GaAs光阴极发射电子能量分布的计算公式.利用该公式仿真研究了阴极表面势垒形状对电子能量分布的影响,发现I势垒变化对阴极的量子效率影响显著,其中尤以I势垒宽度影响更大,而Ⅱ势垒则影响阴极的能量展宽,其中真空能级的升高可使阴极电子能量分布更集中,但却牺牲了一定的阴极量子效率.拟合分析了实验测试的透射式阴极电子能量分布曲线,实验与理论曲线吻合得很好,并得到了阴极的表面势垒参数.