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     

含双δ势垒三臂量子环的透射概率和持续电流

研究了含双δ势垒三臂量子环的透射概率和持续电流,研究结果表明：透射概率和持续电流都随半导体环尺寸的增大发生振荡,透射概率和持续电流与电子自旋和铁磁电极磁矩的取向相关．量子环尺寸取固定值时,透射概率和持续电流都会随AB磁通的增加发生周期性等幅振荡．δ势垒和Rashba自旋轨道耦合对透射概率或持续电流有着不同的影响． 关键词： 透射概率 持续电流 Rashba自旋轨道耦合 δ势垒')" href="#">δ势垒     

对称抛物势阱磁性隧道结中的自旋输运及磁电阻效应

研究了两端具有铁磁接触的对称抛物势阱磁性隧道结(F/SPW/F)中自旋相关的隧穿概率和隧穿磁电阻,讨论了量子尺寸效应和Rashba 自旋轨道耦合作用对自旋极化输运特性的影响.研究结果表明:隧穿概率和隧穿磁电阻随抛物势阱宽度的增加发生周期性的振荡.抛物势阱深度的增加减小了隧穿概率和隧穿磁电阻的振荡频率.Rashba 自旋轨道耦合强度的增加加大了隧穿概率和隧穿磁电阻的振荡频率.隧穿概率和隧穿磁电阻的振幅和峰谷比强烈依赖于两铁磁电极中磁化方向的夹角. 关键词： 磁性隧道结 Rashba 自旋轨道耦合 隧穿概率 隧穿磁电阻     

多层结构双自旋过滤隧道结中的电子输运特性

在转移矩阵方法及Mireles和Kirczenow的量子相干输运理论的基础上,研究了正常金属层/磁性半导体层/非磁绝缘层/磁性半导体层/正常金属层型双自旋过滤隧道结中Rashba自旋轨道耦合效应和自旋过滤效应对自旋相关输运的影响.讨论了隧穿磁电阻（TMR）、隧穿电导与各材料层厚度、Rashba自旋轨道耦合强度以及两磁性半导体中磁矩的相对夹角θ之间的关系.研究表明：含磁性半导体层的双自旋过滤隧道结由于磁性半导体层的自旋过滤效应和Rashba自旋轨道耦合作用可获得极大的TMR值.另外TMR和隧穿电导随着Rashba自旋轨道耦合强度的变化而振荡,振荡周期随Rashba自旋轨道耦合强度的增大逐渐减小. 关键词： 双自旋过滤隧道结 Rashba自旋轨道耦合 隧穿磁电阻 隧穿电导     

δ势垒对多臂量子环中持续电流的影响

提出了含δ势垒的多臂量子环模型.研究发现总磁通为零时,持续电流随半导体环增大发生非周期性振荡,下臂因含δ势垒而获得最小的平均持续电流.AB磁通增强时,持续电流会发生周期性等幅振荡,并与电极的磁矩方向以及隧穿电子的自旋方向相关.两电极磁矩方向平行时,Rashba自旋轨道耦合具有改变持续电流相位和相位差的效应;两电极磁矩方向反平行时,Rashba自旋轨道耦合具有改变持续电流振幅的效应.各臂之间持续电流的不同与臂长和磁通分布的差异相关.在一定条件下,两种波函数所对应的持续电流是可分离的. 关键词： 多臂量子环 持续电流 δ势垒 Rashba自旋轨道耦合     

正多边形量子环自旋输运的严格解

研究了存在Rashba自旋轨道相互作用的正多边形量子环的自旋输运特性．采用量子网络的典型方法和Landauer-Büttiker电导公式,严格求解了电子通过正多边形量子环的散射问题,并得到了电导的解析表达式．通过数值计算和解析分析,进一步研究了量子环电导随电子波矢和自旋轨道相互作用强度变化的复杂形式,包括源于自旋轨道耦合相互作用的电导零点系列．特别地,还研究了正多边形环的边数趋近于无穷的极限情形,与直接采用圆环模型获得的结果完全一致． 关键词： Rashba自旋-轨道相互作用 量子网络 量子输运     

双势垒抛物势阱磁性隧道结隧穿磁阻及自旋输运性质的研究

采用相干量子输运理论和传递矩阵的方法,在抛物势阱磁性隧道结(F/PW/F)的铁磁和半导体势阱间插入另一种半导体作为势垒,构造具有双势垒的抛物势阱磁性隧道结作为研究对象,研究了抛物势阱宽度、自旋轨道耦合效应、角度效应及插入势垒厚度对隧穿磁阻及自旋输运性质的影响计算结果表明,通过适当调节Rashba自旋轨道藕合强度和插入势垒的厚度,可以实现隧穿磁阻(TMR)的调制,能获得较大的TMR值,这些特点有助于促进新型磁性隧道结的开发和应用.     

任意正多边形量子环自旋输运的普遍解

在有关偶数正多边形量子环对称连接特殊情形的自旋输运特性的研究基础上,进一步探讨了任意正多边形量子环的自旋输运性质.不仅解析地求解了相关电子散射问题,而且得到了 Landauer-Buttiker 电导的普遍公式,并讨论了它的圆环极限和 Aharonov-Casher 相位问题.结合数值计算,研究了正多边形量子环的Landauer-Buttiker 电导随多边形边数、引线连接方式、自旋轨道耦合强度以及电子波矢的周期变化特性和零点分布规律. 关键词： Rashba 自旋-轨道耦合 Aharonov-Casher 相位 量子网络 量子输运     

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     

自旋场效应晶体管中隧道磁阻的势垒相关反转效应

考虑自旋场效应晶体管中Rashba自旋轨道相互作用和自旋输运量子相干性,研究了势垒强度对自旋场效应晶体管的自旋相关量子输运的影响. 研究发现,势垒强度较低时,隧道结电导随Rashba自旋轨道相互作用强度的变化呈现明显的振荡现象,势垒强度较高时,电导表现出明显的势垒相关“电导开关”现象. 当势垒强度逐渐增强时,平行结构电导呈现出单调下降趋势,而反平行结构电导产生波动,这种波动导致该隧道磁阻也随势垒强度的变化表现出振荡现象,且在合适的准一维电子气厚度情况下隧道磁阻值可以产生正负反转,这个效应将会在基于自旋的电子器件信息的存储上获得应用. 关键词： 自旋场效应管 开关效应 量子相干 隧道磁阻     

磁性隧道结中的量子相干输运研究

采用散射矩阵的方法研究了铁磁/绝缘层/半导体/绝缘层/铁磁(FM/I/SM/I/FM)磁性双隧道结的量子相干输运特性.研究发现当隧穿电子平均自由程(l_p)和中间层半导体厚度(L)可比拟时双结隧道磁阻(TMR)将随L的变化产生量子振荡,当l_p远大于L时振荡拐点处出现cut-off波矢,分析表明cut-off波矢主要是来自于隧道结两边的铁磁和半导体层隧穿电子动量波矢的高度不匹配性,随着L关键词： cut-off 波矢 量子相干 振荡 隧道磁阻     

Ti1－xCrxO2±δ体系的相关系、晶体结构和磁性能研究

采用溶胶凝胶法制备了Ti_1-xCr_xO_2±δ体系系列样品.利用扫描电子显微镜(SEM)，X射线光电子能谱(XPS)，粉末X射线衍射分析(XRD)方法研究了Ti_1-xCr_xO_2±δ系列样品的颗粒尺寸、形貌、组分化学态、相关系和固溶区范围；并利用超导量子干涉磁强计对样品的磁性能进行了研究.采用Rietveld结构精修的方法研究了Cr的不同掺杂量对TiO₂晶体结构的影响，研究表明，1000℃烧结的样品的固溶区范围是x=0—0.03，为金红石单相；随着Cr掺杂量的增加，金红石相晶胞参数规律性地减小；当x>0.03，为金红石相和CrO₂相两相共存.综合XRD和磁性测量结果，500℃烧结的样品的固溶区范围是x=0—0.02，为锐钛矿单相；随着Cr掺杂量的增加，锐钛矿相晶胞参数规律性地减小；当x≥0.04，为锐钛矿相和绿铬矿相(Cr₂O₃)两相共存.XPS实验结果表明，500℃和1000℃退火的样品中Cr都是以Cr⁺³和Cr⁺⁶两种化学态存在，1000℃烧结的样品中可能有更多的Cr³⁺转化为Cr⁶⁺.根据M-H和M-T曲线的测试结果发现，本文500℃烧结的Ti_1-xCr_xO_2±δ体系样品当x=0—0.02时，为室温铁磁性.当x≥0.04时，由铁磁相和顺磁相所组成，在低温下有较强的铁磁性；室温下主要是顺磁相，铁磁相只占据很小的体积分数. 关键词： 1-xCr_xO_2±δ体系')" href="#">Ti_1-xCr_xO_2±δ体系 相关系 固溶区 磁性能     

Two-dimensional electron gas in double quantum wells with tilted bands

When a voltage is applied to double quantum wells based on AlGaAs/GaAs heterostructures with contact regions (n-i-n structures), a two-dimensional (2D) electron gas appears in one of the quantum wells. Under illumination which generates electron-hole pairs, the photoexcited holes become localized in a neighboring quantum well and recombine radiatively with the 2D electrons (tunneling recombination through the barrier). The appearance, ground-state energy, and density of the degenerate 2D electron gas are determined from the structure of the Landau levels in the luminescence and luminescence excitation spectra as well as from the oscillations of the radiative recombination intensity in a magnetic field with detection directly at the Fermi level. The electron density is regulated by the voltage between the contact regions and increases with the slope of the bands. For a fixed slope of the bands the 2D-electron density has an upper limit determined by the resonance tunneling of electrons into a neighboring quantum well and subsequent direct recombination with photoexcited holes. Pis’ma Zh. éksp. Teor. Fiz. 65, No. 11, 840–845 (10 June 1997)     

Conductance of a quantum ring with spin-orbit interaction in the presence of an impurity

The conductance of a quantum ring has been calculated on the basis of the tunneling Hamiltonian in the quasiballistic regime of the motion of electrons with allowance for the spin-orbit interaction. The effect of the scattering of electrons by a single short-range interacting impurity in the quantum ring on the tunneling electron current is analyzed. Two types of impurities, spinless and paramagnetic, are considered. The conductance symmetry is discussed for various electron-spin orientations with respect to change in the sign of the magnetic flux through the quantum ring.     

Tunnel barrier and noncollinear magnetization effects on shot noise in ferromagnetic/semiconductor/ferromagnetic heterojunctions

Based on the scattering approach, we investigate transport properties of electrons in a one-dimensional waveguide that contains a ferromagnetic/semiconductor/ferromagnetic heterojunction and tunnel barriers in the presence of Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions. We simultaneously consider significant quantum size effects, quantum coherence, Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions and noncollinear magnetizations. It is found that the tunnel barrier plays a decisive role in the transmission coefficient and shot noise of the ballistic spin electron transport through the heterojunction. When the small tunnel barriers are considered, the transport properties of electrons are quite different from those without tunnel barriers.     

Spin-polarization and magnetoresistance in graphene-based resonant-tunnelling structures

Spin-dependent transport of relativistic electrons through graphene based double barrier (well) structures with ferromagnetic electrodes have been theoretically investigated. Electron transmission with different spin states is strongly influenced by the incident wave vector, the height (depth) of the barrier and the separation between them. When the angle of the incident electrons is varied from zero to ±π/2, spin polarization varies from zero to 100% with characteristic oscillations that indicate spin anisotropy. Due to Klein tunnelling, spin-polarization is always zero for normal incident electrons; high spin-polarization only occurs at large incident angles. Because the resonance features in the spin-dependent transmission result from resonant electron states in wells or hole states in barriers, the conductance can reach e²/h in this resonant-tunnelling structure.     

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.     

Magneto-tunneling spectroscopy of GaAs---AlGaAs double barrier tunneling devices in pulsed high magnetic fields up to 40T

The magneto-tunneling effect was investigated in GaAs---AlGaAs double barrier resonant tunneling devices in pulsed high magnetic fiels up to 40T applied parallel(B) and perpendicular (B) to the barrier layers. In a sample with , oscillatory structures due to the 2D electrons in the emitter and the LO phonon assisted resonant tunneling were observed when the magnetic field (B) was swept at constant bias voltages. A large drop of the current was found in the quantum limit at applied voltages below the negative differential conductivity region. A striking hysteresis was observed in the voltage-current (V - I) curves. In a wide well sample with , rich structures were observed in the V - I curve for B, corresponding to the tunneling to different cyclotron orbits from the emitter.