半导体介观结构中自旋轨道耦合导致的各向异性的输运性质

• 作 者: 王淼
• 机 构: 中国科学院半导体研究所
• 出 处: 中国科学院半导体研究所
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 半导体介

本文从理论上研究了介观体系中电子自旋相关的输运性质，全文分为六章，分别研究了自旋轨道耦合对介观环、量子波导体系的各向异性输运影响，以及晶面效应对介观体系各向异性输运性质的影响。　　
第一章为绪论，简单介绍自旋电子学的历史沿革和介观物理的背景知识。　　
在第二章中，我们重点介绍格点格林函数方法，及其在介观结构自旋输运研究中的应用。　　
在第三章中，我们从理论上研究了(001)晶面生长的双端介观环的各向异性的输运性质。只存在Rashba自旋轨道耦合的情形和只存在Dresselhaus自旋轨道耦合的情形都能造成双端环的上下臂产生不同的相位差，从而导致电导的周期性振荡。但体系仍然具有旋转对称性。同时考虑Rashba自旋轨道耦合和Dresselhaus自旋轨道耦合的存在，Rashba自旋轨道耦合和Dresselhaus自旋轨道耦合之间的共同作用，破坏了介观环的旋转对称性，导致双端介观环的输运呈现各向异性。并且这种各向异性的输运甚至不会被真实结构的杂质散射抹平。　　
在第四章中，我们研究了(001)晶面生长的量子波导的各向异性输运性质。由于Rashba自旋轨道耦合和Dresselhaus自旋轨道耦合之间的相互作用，造成自旋上下等能面的改变。这个相互作用破坏了二维电子气的旋转对称性，导致量子波导的输运呈现各向异性，即电导随量子波导的取向的变化而变化。这种各向异性的输运在真实体系中仍然可以测量得到。　　
在第五章中，我们研究了晶面效应对Rashba自旋轨道耦合和Dresselhaus自旋轨道耦合，以及各向异性输运性质的影响。由于不同生长方向的半导体微结构的对称性不同，造成不同的Dresselhaus自旋轨道耦合。所以，Dresselhaus自旋轨道耦合和Rashba自旋轨道耦合的相互影响也因生长方向的不同而改变。因此晶面效应对量子波导体系各向异性输运有很重要的影响，即不同晶面下的各向异性输运呈现不同的对称性。我们推导出各个晶面的哈密顿量，并从哈密顿量出发研究了不同晶面上的各向异性的输运。　　
在第六章中，我们将对全文进行总结。