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     

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     

Ⅱ-Ⅵ族稀磁半导体多层结构中的自旋极化隧穿

采用转移矩阵法和Airy函数,研究了ZnSe/ZnMnSe/ZnSe/ZnBeSe/ZnSe/ZnBeSe/ZnSe异质结构的自旋极化输运。在外加偏压和磁场对电子透射系数和自旋极化率的影响方面,所得到的结论显现出复杂而有趣的特性。磁场对自旋向上和向下电子隧穿的影响是不同的:对于自旋向上情况,出现双共振向单共振转换现象。     

磁量子结构中二维自旋电子的隧穿输运

研究了零偏压和偏置电压作用下磁量子结构中自旋电子的隧穿输运性质. 结果表明电子自旋 输运的性质不仅取决于磁量子结构的构型、入射电子的能量和波矢, 而且取决于偏置电压. 在零偏压下, 由等同的磁垒磁阱构成的磁量子结构不具有自旋过滤的特点, 而由不等同的磁 垒磁阱构成的磁量子结构却具有较好的自旋过滤特点. 偏置电压极大地改变了磁量子结构中 电子的极化程度, 使得电子隧穿等同的磁垒磁阱构成的磁量子结构的输运性质也显著地依赖 于电子的自旋指向. 关键词： 磁量子结构 自旋电子 隧穿输运 自旋极化     

稀磁半导体--自旋和电荷的桥梁

稀磁半导体可能同时利用载流子的自旋和电荷自由度构造将磁、电集于一体的半导体器件．尤其是铁磁半导体材料的出现带动了半导体自旋电子学的发展．室温铁磁半导体材料的制备，半导体材料中有效的自旋注入，以及自旋在半导体结构中输运和操作已成为目前半导体自旋电子学领域中的热门课题．稀磁半导体呈现出强烈的自旋相关的光学性质和输运性质，这些效应为人们制备半导体自旋电子学器件提供了物理基础．     

磁电势垒结构中光场辅助电子自旋输运特性

基于Floquet理论和传输矩阵方法,理论研究了光场对电子隧穿两类磁电垒结构的自旋极化输运特性的影响,计算结果表明光场对两类磁电垒结构中电子的输运有显著影响:首先,原来不存在自旋过滤特性的结构应用光场后会产生低能区域明显的自旋过滤效应;其次,原来存在自旋过滤特性的结构应用光场后自旋过滤明显增强,增幅超过一个数量级.这些为新的自旋极化源的产生和自旋过滤现象的深入研究有一定的指导性意义.     

超晶格结构中共振劈裂的普遍性

用传输矩阵方法研究了半导体超晶格和磁垒超晶格结构中共振劈裂效应,揭示了电子隧穿两类不同超晶格结构时共振劈裂的普遍性.其劈裂的共同特征不仅取决于超晶格的构型,而且与构筑单元的几何参数有关.在磁垒超晶格结构中,劈裂的特征还与垂直于隧穿方向的动量分量有关. 关键词：     

氧化物稀磁半导体的研究进展

稀磁半导体是一种能同时利用电子的电荷和自旋属性,并兼具铁磁性能和半导体性能的自旋电子学材料。本文主要介绍ZnO、In2O3等氧化物稀磁半导体的研究进展,一是从实验角度介绍其制备、结构、磁性、电输运性质等特性;二是从理论角度对其磁交换能、电子结构、居里温度和磁性产生的机制进行阐述;三是在稀磁半导体的基础上进一步延伸,介绍其相关的异质结构的磁电阻效应,并在文章的最后对氧化物稀磁半导体的研究进行总结和展望。     

基于赫斯勒合金Co_2MnSi电极的磁性隧道结呈现巨磁阻效应（英文）

本文基于电子密度泛函理论计算和非平衡态格林函数技术研究了具有三明治结构的磁性隧道结构(非极化SrTiO_3薄层被夹在两个赫斯勒合金Co_2 MnSi电极之间)的自旋极化输运特性.理论计算结果清楚地表明磁平行组态的磁性隧道结呈现出几乎完美的自旋过滤效应.磁反平行组态的隧穿系数比磁平行组态的隧穿系数小几个数量级,导致体系的磁阻比高达10~6.电子结构计算分析表明该磁性隧道结的巨磁阻效应源自赫斯勒合金Co_2MnSi电极内在的半金属性、以及阻挡层和电极之间界面处过渡金属原子3d电子的显著自旋极化.     

半导体纳米材料和物理

半导体纳米材料是纳米材料的一个重要组成部分，纳米结构的电子和光子器件将成为下一代微电子和光电子器件的核心。文章介绍了半导体纳米材料研究的新进展，包括四个方面：半导体自组织生长量子点，纳米晶体，微腔光子晶体和纳米结构中的自旋电子学。本世纪开始的半导体纳米材料的研究是上世纪半导体超晶格量子阱研究的延续，同时又开辟了一些新的领域，如：单电子的电子学、单光子的光子学，微腔和光子晶体，稀磁半导体和自旋电子的相干输运等，这些研究将为研制在新原理基础上的新器件和实现量子计算、量子通信打下基础。     

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     

含δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中的自旋输运和渡越时间

研究了含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渡越时间,讨论了量子尺寸效应和Rashba自旋轨道耦合效应对隧穿特性的影响.研究结果表明：δ势垒的存在降低了自旋电子的透射概率,改变了透射概率的位相.Rashba自旋轨道耦合强度的增加加大了透射概率的振荡频率.不同自旋取向的电子隧穿异质结时,渡越时间随着半导体长度、Rashba自旋轨道耦合强度以及两铁磁电极中的磁化方向的夹角的变化而变化. 关键词： δ势垒')" href="#">δ势垒 铁磁/半导体/铁磁异质结 Rashba自旋轨道耦合效应 渡越时间     

磁台阶势垒结构中二维电子气的自旋极化输运

运用散射矩阵方法,研究了台阶磁势垒量子结构中二维电子气的隧穿输运性质.结果表明：在零偏压下,电子传输概率的自旋极化曲线随入射能量的增加而振荡衰减;随着磁台阶数的增加,电子传输概率的自旋极化度最大值减小,同时电子传输概率的自旋极化度振荡衰减也越来越慢;随着磁台阶的总宽度增加,电子传输概率的自旋极化曲线出现更明显的振荡,电子隧穿磁台阶势垒表现出明显的量子尺寸效应;在偏置电压的作用下,电子传输概率的自旋极化度在宽广的入射能量区出现明显的振荡增大,电子隧穿磁台阶势垒表现出更明显的自旋过滤效应. 关键词： 磁台阶势垒 自旋极化 自旋过滤     

极性半导体超晶格中的等离激元与纵光学声子的耦合模

在无规相近似下,计入相邻量子阱间的电子隧穿效应,研究了极性半导体超晶格中的等离激元与纵光学声子的耦合,得到了它们耦合模的色散关系,并表明外磁场存在时,电子隧穿使体系出现了一支新的耦合模.     

基于赫斯勒合金Co2MnSi电极的磁性隧道结呈现巨磁阻效应

本文基于电子密度泛函理论计算和非平衡态格林函数技术研究了具有三明治结构的磁性隧道结构(非极化SrTiO₂薄层被夹在两个赫斯勒合金Co₂MnSi电极之间)的自旋极化输运特性. 理论计算结果清楚地表明磁平行组态的磁性隧道结呈现出几乎完美的自旋过滤效应. 磁反平行组态的隧穿系数比磁平行组态的隧穿系数小几个数量级,导致体系的磁阻比高达10⁶. 电子结构计算分析表明该磁性隧道结的巨磁阻效应源自赫斯勒合金Co₂MnSi电极内在的半金属性、以及阻挡层和电极之间界面处过渡金属原子3d电子的显著自旋极化.     

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。     

半导体超晶格和微结构

本文结合国家科学基金重大项目“半导体超晶格和微结构”的一部分研究工作（超晶格材料的生长技术，量子阶，超晶格的光学声子模，能带类型和超晶格类型的双重转变，隧穿的研究，光调制反射谱的机理），对有关的基础知识和所取得的成果作扼要的介绍。     

稀磁半导体的研究进展

本文主要介绍了III-V族稀磁半导体(Ga,Mn)As的研究进展,包括(Ga,Mn)As的生长制备、基本磁性质、磁输运特征、磁光性质、磁性起源、相关的异质结构和自旋注入等,同时还简单介绍了其它稀磁半导体如IV族、III-VI族和IV-VI族等稀磁半导体的研究进展,在文章的最后描述了理想的稀磁半导体应该具备的特征以及对未来的展望。     

稀磁半导体的研究进展

本文主要介绍了III-V族稀磁半导体(Ga,Mn)As的研究进展,包括(Ga,Mn)As的生长制备、基本磁性质、磁输运特征、磁光性质、磁性起源、相关的异质结构和自旋注入等,同时还简单介绍了其它稀磁半导体如IV族、III-VI族和IV-VI族等稀磁半导体的研究进展,在文章的最后描述了理想的稀磁半导体应该具备的特征以及对未来的展望。     

磁性纳米电机单电子晶体管的自旋输运特性

文章作者在研究磁性隧道结的自旋输运中引入量子点的机械振动自由度,将单电子隧穿和振动自由度耦合所导致的shuttle输运理论应用到自旋电子学中,研究结果表明,shuttle输运对自旋极化输运有很大的影响,其独特的输运性质可以用来设计自旋电子器件,文章在理论上提出具有巨磁效应的自旋阀、高性能的半导体自旋注入器以及电流的整流器.