非磁性半導體多層結構中的自旋極化隧穿研究.pdf

1、本文在有效質量近似下,以非磁性半導體材料 GaSb生長而成的多層結構作為研究對象,計入k3 Dresselhaus自旋軌道耦合效應,研究了自旋極化共振隧穿的相關問題;透射系數(shù)、隧穿壽命、極化率等。首先,研究了對稱雙勢壘結構 AlxGa1-xSb(x=0.15／0.3／0／0.3／0.15)中電子自旋極化輸運的動力學特性.考慮 k3 Dresselhaus自旋軌道耦合效應,結合轉移矩陣和龍格-庫塔方法來解含時薛定諤方程,進而討論了電子在此

2、結構中的透射系數(shù)、隧穿壽命與極化率等問題.研究發(fā)現(xiàn),計入k3 Dresselhaus自旋軌道耦合項后,不同自旋態(tài)電子的共振透射峰發(fā)生了劈裂,自旋向上和自旋向下電子分別在各自共振能量處出現(xiàn)共振峰,電子以這些共振能級為入射能量時,將出現(xiàn)100％的極化；而且自旋向上和自旋向下電子的構建時間和逃逸時間不同,這可能是造成自旋極化的原因.當在不同自旋態(tài)電子的共振能級下入射時,經歷一定時間以后,都達到穩(wěn)定的完全極化。另外,還研究了對稱多勢壘結構GaS

3、b／Al0.3Ga0.7Sb中勢壘個數(shù)N對透射系數(shù)的影響,及在Dresselhaus自旋軌道耦下的電子自旋極化隧穿.研究表明,由于周期結構中的阱間耦合,電子的共振能級發(fā)生劈裂.對應勢壘個數(shù) N時,將劈裂成 N-1個共振峰.另外,計入Dresselhaus自旋軌道耦合效應的影響,透射曲線出現(xiàn)明顯的自旋劈裂,自旋向下電子對應的共振峰向低能區(qū)移動,而自旋向上電子對應的共振峰向高能區(qū)移動.并且二者都隨勢壘個數(shù)的增加而出現(xiàn)劈裂,劈裂的原則與非自旋