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本文基于介观输运系统的特点提出在输运过程中电子自旋与附近磁性杂质磁矩发生交换相互作用的理论模型,研究该相互作用对输运性质产生的影响,同时还进一步考虑了实际应用中由于经典力学自由度与量子输运的耦合带来的效应。主要采用几率方程的方法,通过分析输运电流,反应电流涨落的噪声谱,Fano因子等可观测物理量,研究该输运系统的性质。 本文总结了研究量子输运系统的4中主要理论方法,单电子波函数,几率方程,量子主方程以及格林函数法;以及电子系统耦合机械系统的理论方法,经典和量子处理两种。内容包括具体计算方式,主要采用的公式和条件近似等,并以常见的量子输运系统为例,介绍了这些方法在针对不同研究目的时的适用性。同时也介绍了实验和理论中常见的输运系统的物理性质。对于方法指导有很大的意义。 单能级量子点自旋输运装置的理论模型,是考虑了量子限域系统与电极耦合,并由第三端门电极调节中间系统能级分布的纳米装置,同时考虑电子自旋自由度对输运性质的影响。在该模型的基础上,提出的局域在输运系统附近的磁性杂质,与输运电子间存在的交换相互作用,能够引起电子自旋的翻转,因而对自旋极化输运产生影响。并分别考虑了该交换作用发生在量子点中或隧穿界面2种情况。 模型I中,磁矩引起量子点中自旋退简并及自旋翻转,得到了输运电流,Fano因子的解析表达式和输运电流的噪声谱。并分析了单一自旋极化的能级输运和共同输运时电流的差别,当输运电流中同时包含两种自旋成分的电流时,会发生干涉效应。模型Ⅱ中,磁矩在输运界面与电子自旋发生交换相互作用,电子在输运界面发生自旋翻转。当磁矩耦合系数与输运耦合系数的比例为1时,即λ=1,电流极化因子仅由磁矩角度决定,与输运参数无关,且即使很小的角度变化也能造成较大的极化因子。同时也得到输运电流和Fano因子的解析表达式,并研究了输运电流的噪声谱。 最后加入机械振动的磁矩对输运电流和噪声的影响。理论分析做了“经典”与“量子”两种考虑,表明该模型在探测量子效应方面有很大的潜力,环境对机械振动的衰减作用,表现在电流和噪声中,能够明显的反应量子退相干,量子零点振动等量子效应,对半经典动力学研究量子效应的体现,有非平凡的意义。