铁磁非铁磁异质结及多臂量子环中电子输运性质研究

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本论文针对既具有理论意义又有应用价值的铁磁/非铁磁/铁磁异质结及多臂量子环中的输运现象进行了一些理论研究。其目的一方面在于揭示已知量子结构中的新效应及物理机制,另一方面在于探索新的量子结构,为可能的新型量子器件的设计开发提供理论依据。研究的内容及获得的主要结果如下:(1) 利用Rashba自旋轨道耦合模型,同时考虑自旋轨道耦合效应、量子相干效应、量子尺寸效应,导出了铁磁体/半导体/铁磁体异质结中电子传输概率的计算公式,计算结果表明传输概率表现出很典型的共振传输的性质。随着半导体长度的增加,传输概率振荡得越来越快,波峰也变得越来越尖,相邻波峰之间的距离越来越窄。(2) 利用Rashba自旋轨道耦合模型和群速度的概念, 我们研究了电子渡越铁磁体/半导体/铁磁体异质结的时间特性,结果表明在此结构中自旋轨道耦合效应明显缩短了电子得渡越时间;结果同时表明随着半导体长度的增加,电子的渡越时间并不是线性增加,而是呈现出台阶形变化的有趣结论。(3) 提出了一种新型的多臂量子环结构,导出了电子通过三臂量子环的传输概率计算公式。计算结果表明多臂量子环中传输概率一个周期内的波峰数目取决于多臂量子环中的波函数的数目。结果进一步表明磁场反平行排列比磁场平行排列(除了奇点附近)有更大的电导,可以高达以上。(4) 发展了一种计算多臂量子环中持续电流的等效研究方法,并利用此方法计算了电子通过三臂量子环的持续电流。计算结果表明各个臂上持续电流不同,这完全不同于单环和耦合环,并且指出持续电流不同不是由磁场引起,而是由于每个臂上电子的波函数不同;计算结果进一步表明持续电流的振幅正比于Fano振荡和反振荡的斜率;计算结果同时表明此体系中存在巨持续电流。
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