准一维量子结构的自旋输运

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自旋电子学是研究在固态体系中有效操控电子自旋的一门新兴学科。准一维量子体系(如量子线,石墨纳米带)的自旋输运性质的研究是自旋电子学中一个非常重要的研究热点。基于格林函数方法,本文研究了半导体量子线和石墨纳米带的自旋输运性质。讨论了操控自旋极化电子的有效方法,希望能够为设计和实现具有优良性能的自旋电子学器件提供物理模型和理论依据。  全文共分四章,第一章主要介绍了量子体系,重点是量子现象及一些典型的自旋设备。  第二章主要介绍了格林函数方法。包括全格林函数方法和递归格林函数方法,该方法能够方便的处理磁场和电场,以及各种具有不规则几何形状的准一维体系。  第三章研究了半导体双弯量子线中的自旋电子输运性质。研究结果表明当自旋轨道耦合和磁场存在于两条右弯角量子线的结合处,自旋极化效果最为显著。自旋轨道耦合和磁场对自旋输运有显著的影响。通过调节自旋轨道耦合和外加磁场,自旋极化的幅值能够从0变化到100%。此外,也讨论了几何尺寸对自旋极化的影响。  在第四章中,研究了T型石墨纳米带中的自旋电子输运性质。结果表明自旋电导谱中存在许多谷。费米能附近电导谱中的一对谷是由于边缘态被破坏而形成的,而离费米较远的谷是由于电子被局域在边臂中形成的。这些谷的位置能够通过调节势垒控制,相应的自旋极化也能够被控制。另外,也研究电导随节的高度的变化。  第五章对本论文的工作进行简单的总结,并对自旋电子学领域的前景做了简要的展望。
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