半导体介观量子环（以下简称“介观环”或“量子环”）具有电子迁移率高、自旋相干时间长等优点。在半导体介观环体系中,自旋轨道耦合（SOC）效应和量子干涉的共同作用可以用来实现对电子自旋的操控。基于两终端半导体介观环（以下简称“两终端环”）,人们提出了自旋过滤、自旋翻转、自旋开关等一系列自旋电子器件模型。但是,由于锁相效应的存在,基于两终端环实现自旋操控一般要用到磁场。从实用角度出发,人们期望得到电场控制的自旋电子器件,于是人们很自然地想到了多终端介观环（以下简称“多终端环”）器件。与此同时,为了基于量子环实现量子逻辑运算和多样化的量子调控,量子环阵列和多边形量子网络模型也被提出,并在实验上成功制备,而三终端环和四终端环都是量子环网络的基本单元。近十年来,人们对多终端环开展了多项研究,研究表明基于半导体多终端环可以实现仅由电场控制的自旋电子器件,加入磁场还可以实现逻辑计算功能。可见,半导体多终端环在自旋电子器件和逻辑计算方面具有巨大的潜在价值。本文回顾了半导体介观环的研究背景,通过对两终端和多终端环研究的综述,提出了拟解决的科学问题。在介观环能带研究的基础上,本文重点对一维三终端和四终端环的自旋输运特性开展研究。主要研究内容和结果如下:1.基于量子波导理论和微扰理论,推导出三终端和四终端环电子透射幅的解析解,考虑Rashba自旋轨道耦合（RSOC）效应和塞曼效应,研究了多终端环的自旋输运特性。研究发现:（1）三终端和非对称四终端环电导随入射电子波矢变化呈现出共振和反共振的特征,存在两类电导零点;零点的产生演化与电子的相位相干性以及体系的时间反演对称性（TRS）和自旋反演对称性（SRS）有关。（2）多终端环电导、自旋电导、自旋极化存在两类对称关系式,一类与体系结构对称性有关,另一类与体系结构参数的可公度性有关,两类均与体系的TRS和圆环固有的对称性有关。（3）对于轴对称和中心对称的四终端环,第二输出端存在锁相效应,自旋极化为零。（4）弱磁场下,塞曼效应同时破坏体系的TRS和SRS,能够消除所有的电导零点;体系的电导和总电导呈现出AB振荡的特征,塞曼效应对电导AB振荡的振幅有影响;无论多终端环体系结构是否对称,总电导始终是磁场的偶函数。（5）随着RSOC强度的增大,塞曼效应对电导的影响快速减弱,直至可以忽略。2.采用紧束缚模型,利用格林函数方法,以三终端和四终端环为例,考虑无序效应,研究了RSOC和Dresselhaus自旋轨道耦合（DSOC）共同作用下多终端环的自旋输运特性。研究发现:（1）无序效应破坏了电子的相位相干性,打破了量子环结构严格的对称性,消除了所有的电导零点,还使得对称输出端电导产生了微弱的各向异性。（2）RSOC和DSOC的共同作用破坏了圆环固有的对称性,两类对称关系式均不再成立,多终端环对称输出端产生各向异性的电导,轴对称四终端环第二输出端锁相效应解除,中心对称四终端环第二输出端的锁相效应持续。