自旋相关的电子隧穿和自旋极化

研究了电子的自旋相关的隧穿和极化。在外加磁场的作用下，自旋向上的电子与自旋向下的电子具有不同的隧穿系数。当电子的自旋方向与磁场方向相反时，其隧穿概率受到磁场的抑制而变小；反之，当两平行时，电子的了隧穿系数增大。这种差异可以用本中定义的自旋极化率来表示。本对不同磁场下的自旋极化率进行了计算，结果也表明当电子的动能较小，这种自旋极化的效应越显。     

光场辐照下稀磁半导体/半导体超晶格中自旋电子输运特性研究

基于单电子有效质量近似理论和传递矩阵方法,理论研究了稀磁半导体/半导体超晶格结构中电子的自旋极化输运特性.主要讨论了光场和磁场联合调制对自旋极化输运的影响,以及不同自旋电子在该超晶格结构中的隧穿时间.理论和数值计算结果表明,由于导带电子与掺杂Mn离子之间的sp-d电子相互作用引起巨塞曼劈裂,因此在磁场调制下,不同自旋电子在该结构中感受到的势函数不同而呈现出自旋过滤效应,不同自旋电子的共振透射能带的位置和宽度可以通过磁场进行调制.同时在该结构中考虑光场时,自旋依赖的透射谱会因为吸收和发射光子而呈现出对光场的强度和频率响应;最后,通过不同自旋电子的高斯波包在该结构中随时间的演化给出了不同自旋电子的隧穿时间.本文研究结果对研究和设计基于稀磁半导体/半导体超晶格结构的高速量子器件具有一定的指导意义.     

对称双势垒量子阱中自旋极化输运的时间特性

电子的隧穿时间是描述量子器件动态工作范围的重要指标. 本文考虑k³ Dresselhaus 自旋轨道耦合效应对系统哈密顿量的修正, 结合转移矩阵方法和龙格-库塔法来解含时薛定谔方程, 进而讨论了电子在非磁半导体对称双势垒结构中的透射系数及隧穿寿命等问题. 研究结果发现:由于k³ Dresselhaus 自旋轨道耦合效应使自旋简并消除, 并在时间域内得到了表达, 导致自旋向上和自旋向下电子的透射峰发生了自旋劈裂; 不同自旋取向的电子构建时间和隧穿寿命不同, 这是导致自旋极化的原因之一; 电子的自旋极化在时间上趋于稳定. 关键词： 自旋极化输运 透射系数 隧穿寿命 自旋极化率     

B与N掺杂对单层石墨纳米带自旋极化输运的影响

通过第一性原理计算研究了具有锯齿状边沿并且具有反铁磁构型的单层石墨纳米带的自旋极化输运.研究发现,在中心散射区同一位置掺入单个B和N原子,尽管对整个体系磁矩的影响完全相同,但对两个自旋分量电流的影响却完全相反.掺B时,自旋向上的电流显著大于自旋向下的电流;而掺N时,自旋向下的电流显著大于自旋向上的电流.这是由于不管掺B还是掺N都将打破自旋简并,使得导带和价带中自旋向上的能级比自旋向下的能级更高.掺B引入空穴,使完全占据的价带变为部分占据,从而自旋向上的能级正好处于费米能级,使得电子透射能力更强、电流更大,而自旋向下的能级则离费米能级较远使电子透射的能力较弱.掺N则引入电子,使得原来全空的导带变为部分占据,从而费米能级穿过导带中自旋向下的能级,使得自旋向下的电子比自旋向上的电子透射能力更强. 关键词： 自旋极化输运 单层石墨纳米带 第一性原理 非平衡格林函数     

赝形InGaAs/InAlAs渐变异质结中的零磁场自旋分裂

在赝形渐变InGaAs/In_0.52Al_0.48As异质结的二维电子气中,发现了自旋方向向上的电子和自旋向下的电子在零磁场下存在着自旋分裂.利用Shubnikov-de Haas振荡研究了异质结中的自旋分裂行为,通过振荡中的拍频现象,发现了零磁场下的自旋分裂量为8.76meV. 关键词：     

装置极化效率对极化中子成像质量的影响及修正分析

极化中子照相技术通过分析极化中子束的自旋相移对样品磁场进行成像, 自旋极化/分析装置是照相系统的主要组成部分. 引入中子自旋极化/分析装置的极化效率参数, 从中子极化矢量与磁场相互作用机理出发, 重新推导探测中子强度与磁场分布的定量关系, 利用谱仪模拟软件VITESS, 选取bender型超镜极化器和 ³He 自旋过滤器作为极化/分析装置, 对量化修正式进行验证, 并综合装置极化效率、单色器能量分辨精度和bender型极化器的几何结构等参数, 初步分析极化中子照相技术的磁场定量检测能力, 相关结果可为极化中子照相的实验数据处理技术研究及装置设计提供参考. 关键词： 极化效率 中子照相 磁场成像     

基于散射实验极化靶的2.5T/1.3K的动态核极化(DNP)系统的开发

动态核极化法(Dynamic Nuclear Polarization, DNP)是利用热平衡下的电子在磁场中的高自旋极化率转移到原子核自旋的技术,从而极大的提高原子核自旋极化率。多种动态极化靶材料已广泛的用于自旋物理散射实验。本文介绍一种简单实用,共同开发的日本山形大学DNP系统,包括超导磁场,氦4蒸发恒冷器,微波系统以及NMR核磁共振检测系统,测得中子靶材料氘带丁醇(D-butanol)中氘核的极化率在2.5T/1.3K达到+6.5%。     

半导体超晶格系统中的磁电调控电子自旋输运研究

通过采用转移矩阵方法求解自旋电子隧穿过程,理论研究了半导体超晶格系统中电子自旋输运的磁电调控行为.结果表明：仅对超晶格系统施以磁调制,隧穿系数将出现自旋分裂,随磁场增强,电导自旋极化率变大且展宽于费米能区;若选取不变磁场情况,同时施以间隔周期电场调制,超晶格的电子极化率将有更为显著地提高.进一步发现,随电场强度的改变,电子自旋输运行为显然存在两个明显不同区域,下自旋电子将在不同调制区域表现为不同的变化趋势.然而,若对周期磁超晶格施加间隔两周期的电调制,自旋电导输运的临界行为消失,电导极化率在高能区的共振峰 关键词： 半导体超晶格 自旋输运 磁电调控     

铁磁/半导体(绝缘体)/铁磁异质结中渡越时间与两铁磁层磁矩夹角变化的关系

在群速度概念的基础上, 研究了自旋极化电子隧穿通过铁磁体/半导体(绝缘体)/铁磁体异质结时, 渡越时间随两端铁磁层中磁矩夹角变化的关系. 研究结果表明: 当中间层为半导体层时, 由于半导体层中的Rashba自旋轨道耦合强度的影响, 自旋向上电子和自旋向下电子的渡越时间差会在两铁磁层相对磁矩夹角为π/2和3π/2附近出现一个极小值. 当中间层为绝缘体层时, 势垒高度的变化会导致不同取向的自旋极化电子渡越时间差的变化, 并当势垒高度超过一临界值时发生翻转. 关键词： 铁磁体/半导体(绝缘体)/铁磁体异质结 Rashba自旋轨道耦合强度 渡越时间 磁矩     

磁电垒结构中自旋极化输运性质的研究

研究了电子隧穿几类磁电垒结构的自旋极化输运性质，导出统一的传输概率公式，揭示了非 均匀磁场的分布与自旋过滤的关系，同时表明采用有效朗德因子较大的半导体材料可以显著 增强磁电垒结构的自旋过滤效果. 关键词： 磁电垒 自旋过滤 自旋电子学 自旋极化     

基于散射实验极化靶的2.5T/1.3K的动态核极化(DNP)系统的开发

动态核极化法(Dynamic Nuclear Polarization,DNP)是利用热平衡下的电子在磁场中的高自旋极化率转移到原子核自旋的技术,从而极大的提高原子核自旋极化率.多种动态极化靶材料已广泛的用于自旋物理散射实验.本文介绍一种简单实用,共同开发的日本山形大学DNP系统,包括超导磁场,氦4蒸发恒冷器,微波系统以及NMR核磁共振检测系统,测得中子靶材料氘带丁醇(D-butanol)中氘核的极化率在2.5 T/1.3 K达到+6.5%.     

磁场对基于Co铁磁薄膜的有机发光器件效率和电流的影响

制备结构为ITO/Co/NPB/Alq₃/LiF/Al的有机发光器件,测量了室温下磁场对器件发光效率和电流的影响.发现磁场强度小于80 mT时,器件发光效率随磁场强度的增加而增大,最大为18.8%,随磁场强度的继续增加发光效率的增强趋于饱和.效率的增加是Co的自旋极化的注入和磁场效应共同作用的结果,其中自旋极化注入起主要作用.在磁场强度小于60 mT时电流随磁场增强而增加,最大为6.9%,随磁场强度的进一步增加电流的增加有所减弱.产生这种现象的原因可归结为磁场相关的单线态极化子对的解 关键词： 有机电致发光 自旋极化 磁场效应     

量子阱中电子自旋注入及弛豫的飞秒光谱研究

采用飞秒脉冲的饱和吸收光谱方法研究了GaAs/AlGaAs多量子阱中电子自旋的注入和 弛豫特性，测得电子自旋极化弛豫时间为80±10ps.说明了电子自旋 轨道耦合相互作用引 起局域磁场的随机化，是导致电子的自旋极化弛豫的主要机理. 关键词： 自旋电子学 半导体量子阱 飞秒激光光谱 自旋 轨道耦合     

T型量子点结构中的自旋极化输运过程

我们利用单杂质Anderson模型及运动方程等理论,通过求解格林函数的方法研究了通过T型量子点结构(耦合于铁磁电极和介观环量子点结构)的自旋极化输运过程.研究结果表明,与量子点相耦合的铁磁电极中的极化强度是控制量子点电子输运的重要参数,由此可以达到自旋阀效应.另外我们还发现与量子点相耦合的介观环中的磁通会影响电子自旋向上和自旋向下近藤共振峰的分裂程度,但若加入适当的外磁场,那么这样的分裂将被抵消。     

自旋轨道耦合和磁场对准一维铁磁/半导体/铁磁系统中电子输运性质的影响

利用传递矩阵方法，我们计算了自旋轨道耦合和磁场对准一维铁磁/半导体/铁磁系统中电子输运性质的影响。计算结果发现，透射系数的振幅随磁场增加而增大。在反铁磁排列时，即使在磁场作用下，上、下自旋电子具有相同的透射系数。与不加磁场时的情况相反，在一定的磁场和耦合强度时，铁磁排列中，上自旋电子的透射系数大于下自旋电子的，而且出现了自旋反转。     

Rashba效应下量子线中弱耦合束缚极化子的性质

采用改进的线性组合算符和幺正变换相结合的方法研究了Rashba效应对量子线中弱耦合束缚极化子性质的影响.数值计算结果表明Rashba效应影响下,极化子基态能量和有效质量曲线分别分裂成上下两条,有效质量比随着电子-声子耦合强度的增加而增大;当自旋向上时,有效质量比随电子面密度的增加而线性增加,自旋向下则得相反结论;随着振动频率的增加极化子基态能量和基态分裂能均增加.     

影响磁性pn结自旋极化输运特性的因素

利用漂移扩散理论研究了磁性pn结中自旋的输运特性.探讨了外加电压、平衡自旋极化率、外加自旋注入和自旋寿命对磁性pn结电流密度和电阻的影响,讨论了磁性pn结自旋伏特效应与pn结宽度的关系.发现平衡自旋极化率使得不同自旋方向电子具有不同的势垒高度从而能有效调制电流;而外加自旋注入则为磁性pn结提供了非平衡自旋极化电子从而达到对电流的调制作用,同时发现自旋伏特电流随准中性p区宽度减小而增大. 关键词： 磁性pn结 自旋极化率 自旋寿命 自旋伏特效应     

赝形InGaAs/InAlAs渐变异质结中的 零磁场自旋分裂

在赝形渐变ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓ异质结的二维电子气中,发现了自旋方向向上的电子和自旋向下的电子在零磁场下存在着自旋分裂．利用ＳｈｕｂｎｉｋｏｖｄｅＨａａｓ振荡研究了异质结中的自旋分裂行为,通过振荡中的拍频现象,发现了零磁场下的自旋分裂量为８７６ｍｅＶ．     

二维量子点中极化子的自旋弛豫

在考虑Rashba自旋-轨道耦合的条件下, 采用二次幺正变换和变分方法研究了二维抛物量子点中由于电子与体纵光学声子的耦合作用形成的极化子在基态Zeeman分裂能级上的自旋弛豫过程.这一过程主要是通过吸收或发射一个形变势或压电声学声子完成.具体分析了强、弱耦合两种极限下极化子自旋弛豫率与外磁场、量子点半径、Landau因子参数、Rashba自旋轨道耦合参数的变化关系. 关键词： 自旋弛豫 极化子 Rashba自旋轨道耦合 量子点     

局域交换场和电场调控的锗烯纳米带自旋过滤效应

基于非平衡格林函数方法,理论研究了Z轴方向局域交换场和电场对锗烯纳米带中电子自旋极化输运性质的影响.结果表明对锗烯的边缘区域施加强度大于其2倍有效自旋轨道耦合强度的交换场,可使自旋向上和向下电子的能带在不同的能量区间产生带隙,从而实现对不同自旋取向电子的100%过滤.提出了一种利用电场辅助降低自旋过滤效应所需阈值交换场强度的方法.研究表明,同时对中心器件区域施加局域交换场和电场,可以在小于有效自旋轨道耦合的弱交换场强度下,在较大的能量窗口区域过滤自旋向上或向下的电子.增大局域交换场强度,自旋过滤效应所对应的能量区间显著增大.