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     

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     

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     

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.     

磁性隧道结自旋极化电子的隧穿特性

铁磁金属间通过中间层的自旋极化电子隧穿产生的磁性耦合,在自旋电子器件中有许多潜在的应用.考虑由一平面磁性势垒层隔开的两铁磁性金属电极构成的磁性隧道结,针对中间层形成的矩形势垒,在近自由电子模型的基础上,计算零偏压下的隧穿电导、自旋极化率和隧穿磁阻比率,分析势垒层特性、分子场强弱、分子场相对取向等对隧道结自旋极化电子隧穿特性的影响.计算结果对自旋电子器件的设计具有一定的指导意义.     

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     

第五讲 自旋极化输运及隧道巨磁电阻效应

简要回顾了利用量子隧道效应测定铁磁金属传导电子自旋极化率的研究历史，综述了自旋极化电子隧穿产应导致的“铁磁金属／非磁绝缘体／铁磁金属”三层平面型隧道结中的巨磁电阻效应以及“铁磁金属／非磁绝缘体”颗粒膜系统中的隧穿类型巨磁电阻效应的研究进展。     

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     

AB效应对自旋多端输运的影响

利用紧束缚近似和格林函数方法,研究了AB效应和AB环对电子自旋输运的影响.计算表明,当在AB环的不同位置上连接相同或不同属性的输出端时,在一些能量范围内,由不同的输出端所输出的自旋流的方向是相反的;当固定入射电子的能量时,在同一磁通范围,从两个输出端输出的自旋流属性也是相反的.从而,可以通过控制AB环的结构和环内的磁通在输出端得到不同属性的自旋流. 关键词： 自旋极化输运 量子点 极化率 自旋流     

铁磁/半导体/铁磁结构的双量子环自旋输运的特性

研究了与铁磁/半导体/铁磁结构相关的双量子环自旋输运的规律,研究结果表明：总磁通为零条件下,铁磁电极磁化方向反平行时,双量子环与单量子环相比提高了自旋电子透射概率的平均值.铁磁电极磁化方向平行时,双量子环对提高自旋向下电子平均透射概率的效果更明显;双量子环受到Rashba自旋轨道耦合作用影响时,自旋电子的平均透射概率明显高于单量子环,即使再加上外加磁场的影响,透射概率较高这一特征依然存在;双量子环所含的δ势垒具有阻碍自旋电子输运的作用,随δ势垒强度Z的增大透射概率 关键词： 双量子环 Rashba自旋轨道耦合 透射概率 δ势垒')" href="#">δ势垒     

自旋电子学简介及其研究进展

自旋电子学主要研究电子自旋在固体物理中的作用,是一门结合磁学与微电子学的交叉学科,其研究对象包括电子的自旋极化、自旋相关散射、自旋弛豫以及与此相关的性质及其应用等.基于电子自旋的自旋电子器件能够大大提高信息处理速度和存储密度,而且具有非易失性、低能耗等优点.简单介绍了自旋电子学的概念及其研究内容,综述了自旋电子学目前的研究及应用进展.     

Spin waves on the surface of the nonferromagnetic nanotube in magnetic field

Propagating in the nonferromagnetic electron gas on the cylindrical nanotube's surface spin waves in longitudinal magnetic field are considered. The spectrum of electrons in the Hartree-Fock approximation was applied. The dynamic spin susceptibility of a degenerate electron gas was derived using the random phase approximation. The spectra of intra-subband and inter-subband magnons were calculated in quasiclassical and quantum limits. The quantity of spin waves spectrum branches depends on the amount of filled subbands. In case the filled subband numbers are large, the wave's frequencies undergo oscillations of de Haas-van Alphen and Aharonov-Bohm types with the electron density and the magnetic induction changes.     

Nonlinear dynamics of semiclassical spin in a time-dependent magnetic field

The dynamics of magnetic nanoclusters (or molecules) with a large spin in a magnetic field whose strength varies in proportion to time is analyzed. Such a field breaks the symmetry relative to rotations through 2π, as well as clockwise and counterclockwise rotations, and induces a number of new coherent quantum effects in the spin dynamics, such as the formation of a band energy spectrum with continuous spin states or the emergence of “Bloch” oscillations in spin precession and interband Zener tunneling. Bloch oscillations are manifested in experiment as equidistant identical jumps on the magnetization curve. The interband Zener tunneling gives rise to additional jumps and peaks on the susceptibility of the system.     

Die Rotation des Elektronenspins beim ebenen Tunnelprozeß mit überlagertem homogenem Magnetfeld

Measurements of the spin polarization of field emitted electrons from various ferromagnetic (Gd, Ni, Fe) and nonferromagnetic metals (W) show a steady increase of the angle? _s between momentum and electron spin with increasing external magnetic field (spin rotation). This effect is refered to the coupling between the magnetic moment of the electron and the strong electric field in the potential barrier at the emitter surface during the tunneling process. A formal application of the equation of spin motion derived by Bargmann, Michel and Telegdi for an electron moving in homogeneous electromagnetic fields delivers a quantitative agreement with the experimental results.     

Fano-type spin-flip mesoscopic transport through an Aharonov-Bohm interferometer

We have investigated the mesoscopic transport properties of a quantum dot embedded Aharonov-Bohm (AB) interferometer applied with a rotating magnetic field. The spin-flip effect is induced by the rotating magnetic field, and the tunneling current is sensitive to the spin-flip effect. The spin-flipped electrons tunneling from the direct channel and the resonant channel interfere with each other to form spin-polarized tunneling current components. The non-resonant tunneling (direct transmission) strength and the AB phase φ play important roles. When the non-resonant tunneling (background transmission) exists, the spin and charge currents form asymmetric peaks and valleys, which exhibit Fano-type line shapes by varying the source-drain bias voltage, or gate voltage. The AB oscillations of the spin and charge currents exhibit distinct dependence on the magnetic flux and direct tunneling strength.     

Asymmetry and separation of spin tunneling time in ZnSe/Zn1-xMnxSe multilayers

We investigate characteristics of spin tunneling time in ZnSe/Ze_1-xMn_xSe multilayers under the influence of both an electric field and a magnetic field. The results indicate that the tunneling time shows complicated oscillations and significant spin separation for electrons with different spin orientations traversing semimagnetic semiconductor heterostructures. It is also shown that the tunneling time exhibits obvious asymmetry in opposite tunneling directions for electrons tunneling through asymmetric heterostructures, which mainly occurs in resonant regions. The degree of the asymmetry of the tunneling time is not only spin-polarization dependent but also external-field induced. Received 10 July 2001     

Design of a mirror aberration corrector and a beam separator for LEEM

A SPLEEM (spin polarized low energy electron microscope) has been designed with a numerical simulation of electrostatic and magnetic field distributions and electron ray trajectories. Highly (more than 90%) spin polarized electron source has been used. A Wien type spin manipulator and a magnetic lens type spin rotator are used to align spin direction. A magnetic field free objective lens is designed to observe magnetic domain structure of magnetic materials. High or low magnification mode can be selected by using a combined electrostatic and magnetic objective lens for a high spatial resolution and a wide imaging area observation. An electrostatic mirror aberration corrector is installed after the image forming objective lens. A double deflection 45° beam separator is used to bend the direction of electrons from the source to the objective lens and from the objective lens to the mirror aberration corrector.