自旋弛豫能够引起电子的自旋平衡,电子的自旋驰豫是自旋电子学中的一个重要的物理现象。对电子自旋驰豫过程的研究不仅具有重要的基础理论意义,而且对于设计相关的自旋量子器件具有重要的指导意义。因此,近年来吸引了大量科研人员对电子自旋驰豫过程进行实验和理论研究。在本文中,我们运用Elliot-Yafet(EY)和D’yakonov-Perel(DP)自旋驰豫机制从理论上对不同温度下的n-GaAs中导带电子的自旋驰豫时间进行了计算。我们对电子自旋驰豫时间的计算基于对占支配地位的电子动量驰豫时间的计算,并且考虑了电子的相关散射机制如:中性杂质散射、电离杂质散射、压电散射和光学声子散射在不同温度下对电子自旋驰豫时间的影响。同时把电子自旋驰豫时间看成温度、电子能量和施主浓度与受主浓度比值的函数,研究以上三种因素对电子自旋驰豫时间的影响。在不同温度下起主导作用的电子散射机制不同,占支配地位的电子自旋驰豫机制也不相同。对于半导体体材料,在低温时EY自旋驰豫机制起主导作用,而高温时DP自旋驰豫机制起主要作用,随着温度的升高电子的自旋驰豫机制发生了转化,电子自旋驰豫时间也由纳秒减小到皮秒数量级。在温度不变时,电子自旋驰豫时间随着电子能量的增加或施主浓度与受主浓度比值的减小而单调减小,虽然电子散射机制和自旋驰豫机制不同但电子能量的增加或施主浓度与受主浓度比值的减小对电子自旋驰豫时间的影响是一致的。计算中我们考虑了中性杂质散射和电子能量对电子自旋驰豫时间的影响,计算结果与实验值基本吻合,弥补了Song等人在低温时计算值与实验值相差很大的误差。从而表明在低温下中性杂质散射对电子自旋驰豫时间有重要的影响不能被忽略。研究发现可以通过控制电子能量或施主浓度与受主浓度比值来控制电子自旋驰豫时间,为开发新型的自旋电子器件提供了理论依据。近来,在非磁半导体的异质结中由于自旋轨道耦合效应而引起的电子自旋特性的研究成为自旋电子学领域一个研究热点。对自旋轨道耦合效应的研究有助于我们更好地了解电子自旋和电荷动力学之间的关系,为实现在没有外磁场的介观系统中通过电场来控制电子的自旋和自旋流提供了可能。这对于自旋量子器件的设计和自旋量子信息的存贮具有重要的理论意义。我们考虑了Dresselhaus自旋轨道耦合效应,研究了具有重要应用价值和基础理论研究意义的磁调制结构,即铁磁/半导体/铁磁异质结构中的二维波导自旋输运性质。从理论上计算了电子隧穿Fe/GaSb/Fe和Fe/InSb/Fe异质结的隧穿概率和渡越时间。研究发现,无论是自旋向上还是自旋向下的电子,当电子隧穿两种不同的异质结构时,它们的隧穿概率和渡越时间都表现出了共振的特性。进一步研究发现,自旋向上和自旋向下的电子的渡越时间并不随着半导体长度的增加而线性的增加,渡越时间表现出量子尺寸的台阶效应。比较发现Dresselhaus自旋轨道耦合效应不同于Rashba自旋轨道耦合效应,耦合强度的增加不能明显的延长电子的渡越时间而减少了自旋向上的电子渡越时间的台阶数量但对于自旋向下的电子影响很小,这种影响随着半导体长度的增加而减弱。同时发现,由于Dresselhaus自旋轨道耦合效应的特点,我们不仅可以通过调节半导体长度和自旋轨道的耦合强度来调节自旋电子的隧穿概率和渡越时间,也可以通过平面波矢来调节它们。在Dresselhaus自旋轨道的耦合作用下,自旋向上和自旋向下的电子隧穿异质结的隧穿机制不同,因此自旋向上和自旋向下的电子隧穿异质结的隧穿概率和渡越时间不同;它们之间的差别随着半导体长度的增加表现的更加明显。这些研究结论有助于我们把自旋向上和自向下的电子通过渡越时间区分开,这对于设计自旋过滤器件和提高电子的自旋激化率是十分重要的。