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近年来,隧道结中的自旋相关输运受到了人们广泛的关注,这是因为新一代的电子器件将是以电子自旋自由度作为信息载体的。在这篇论文中,我们将主要研究有自旋轨道耦合的二维电子气和铁磁电极组成的隧道结,探讨此异质结界面持续电流的变化规律及其调控,具体研究内容和基本结果如下:
第一章,我们简要的介绍了当前自旋电子学研究的主要内容和主要挑战,并且介绍了一些自旋电子学的基本概念、自旋电子学的发展和应用情况、铁磁和二维电子气的自旋相关性质。
第二章,我们介绍了介观电子系统的特征,并着重阐述了本文的主要理论方法,即用量子散射方法对任意隧道结的界面处的电流以及自旋流的计算。
第三章,我们对铁磁/二维电子气异质结的界面横向持续电流进行了详细的计算,在二维电子气中存在可调的自旋轨道耦合作用。运用散射矩阵方法计算了横向电流与费米能、铁磁电极中的磁矩的大小与角度、自旋轨道耦合强度等因素的关系。我们发现在无论系统在径向有无外加偏压下,系统的界面都存在横向持续电流,并且当铁磁磁矩在二维电子气平面内垂直界面时,持续电流最大,当磁矩平行于界面时,持续电流消失,其物理原因是因为,铁磁的自旋交换作用破坏了界面处的平衡自旋流的时间反演对称性;同时我们还发现,加上径向电压时,横向电流的数值有显著的增加,这有利于实验上的验证。