论文摘要
自旋电子学是凝聚态物理和材料物理学科中一个令人关注的方向,其理论的发展,一方面直接导致了磁性器件小型化、快速化,同时也使磁性器件具有了高灵敏度、高存储密度的性能。自旋电子学的基础研究有着丰富的物理内涵,应用研究又具有明确的应用目标和广阔的市场前景。 近几年,在铁磁体/半导体/铁磁体异质结中与自旋相关的输运现象受到了人们广泛的关注,人们进行了大量的研究并得到了一些理论结果。本文将在前人研究的基础上把普通半导体用磁性半导体来代替,即对铁磁体/磁性半导体/铁磁体异质结中的输运现象进行了一些理论研究。结果表明在这样的量子结构中同样存在一些新的量子效应及物理机制,这可能为新型的量子器件的设计与开发提供一定理论依据。 研究的内容及获得的主要结果如下: (1)在传递矩阵理论的基础上利用Rashba自旋轨道耦合模型,同时考虑自旋轨道耦合效应和量子尺寸效应,数值计算了铁磁体/磁性半导体/铁磁体异质结中电子隧穿系数与磁性半导体长度、自旋轨道耦合强度的关系;自旋极化率与自旋轨道耦合强度的关系;隧穿磁电阻(TMR)与自旋轨道耦合强度的关系。计算结果表明,随着Rashba自旋轨道耦合相互作用的影响以及左部铁磁和中部磁性半导体磁矩之间角度的不断变化,自旋向上和自旋向下电子的隧穿系数呈现出与角度有关的周期性变化:TMR表现出的量子自旋阀效应不仅能被角度而且也能被Rashba自旋轨道耦合相互作用进行调节。 (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/磁性半导体/铁磁体异质结的时间特性。数值计算结