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非磁性半导体多层结构中的自旋极化隧穿研究

作　者: 王瑞琴
导　师: 宫箭
学　校: 内蒙古大学
专　业: 物理学
关键词: 非磁半导体 Dresselhaus自旋轨道耦合自旋极化共振隧穿隧穿寿命
分类号: O471
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文在有效质量近似下,以非磁性半导体材料GaSb生长而成的多层结构作为研究对象,计入k3Dresselhaus自旋轨道耦合效应,研究了自旋极化共振隧穿的相关问题：透射系数、隧穿寿命、极化率等.首先,研究了对称双势垒结构Al-xGa1-xSb(x=0.15/0.3/0/0.3/0.15)中电子自旋极化输运的动力学特性.考虑k3Dresselhaus自旋轨道耦合效应,结合转移矩阵和龙格一库塔方法来解含时薛定谔方程,进而讨论了电子在此结构中的透射系数、隧穿寿命与极化率等问题.研究发现,计入k3Dresselhaus自旋轨道耦合项后,不同自旋态电子的共振透射峰发生了劈裂,自旋向上和自旋向下电子分别在各自共振能量处出现共振峰,电子以这些共振能级为入射能量时,将出现100%的极化；而且自旋向上和自旋向下电子的构建时间和逃逸时间不同,这可能是造成自旋极化的原因.当在不同自旋态电子的共振能级下入射时,经历一定时间以后,都达到稳定的完全极化.另外,还研究了对称多势垒结构GaSb/Alo.3Gao.7Sb中势垒个数N对透射系数的影响,及在Dresselhaus自旋轨道耦下的电子自旋极化隧穿.研究表明,由于周期结构中的阱间耦合,电子的共振能级发生劈裂.对应势垒个数N时,将劈裂成N-1个共振峰.另外,计入Dresselhaus自旋轨道耦合效应的影响,透射曲线出现明显的自旋劈裂,自旋向下电子对应的共振峰向低能区移动,而自旋向上电子对应的共振峰向高能区移动.并且二者都随势垒个数的增加而出现劈裂,劈裂的原则与非自旋极化情形一致.随着入射能量的变化,电子自旋极化率出现自旋振荡,并且随着周期个数的增加,这种振荡更为剧烈,同时出现完全自旋极化的共振能量态.

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摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-16
  §1.1 自旋电子学  9-13
  §1.2 非磁半导体中的自旋极化输运  13-14
  §1.3 主要研究内容与论文安排  14-16
第二章对称性双势垒结构中自旋极化隧穿的时间特性研究  16-27
  §2.1 理论模型  16-21
  §2.2 结果与讨论  21-25
  §2.3 结论  25-27
第三章对称多势垒结构中的自旋极化隧穿研究  27-37
  §3.1 理论模型  27-32
  §3.2 结果与讨论  32-36
  §3.3 结论  36-37
参考文献  37-40
致谢  40-41
攻读硕士学位期间完成的学术论文  41

非磁性半导体多层结构中的自旋极化隧穿研究

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