基于低维纳米结构在信息处理和存储,及量子计算机等方面的实际应用价值,以及结构本身的特点所决定的理论研究价值,本论文针对展现低维介观体系量子效应的典型代表--二维电子气结构和零维量子点结构中的一些重要的自旋输运现象进行了系统地理论研究,揭示了其中的新效应及其可能的物理机制,以期为自旋电子学器件的设计和开发提供理论依据。 以下为本论文的主要工作进展： 1、重点研究了二维电子气中结构变化对自旋电子输运的影响,揭示了电子自旋隧穿反平行真实磁势垒和理想磁势垒结构中的尺度效应,和由此导致的透射率存在较大差异的物理本质；进一步提出了非对称因子,建立了一个非对称磁超晶格电子自旋输运的理论模型。采用转移矩阵方法分别求解上、下自旋电子的透射率,发现是由于真实磁势垒和理想磁势垒形状的不同,从而导致了不同的边界条件以及透射率的差异,为进一步的研究和应用指明了方向；此外,引入非对称因子是为了定量描述磁超晶格的对称性,在对称磁超晶格电子自旋输运理论模型的基础上,探明了结构对称性变化对电子自旋输运的作用规律,并设计出一个新的自旋电子学器件一结构参数可调的高效率自旋过滤器。 2、系统研究了AB环一臂嵌有单个量子点的干涉仪结构中自旋轨道耦合与外磁场调控下的自旋电子输运,揭示了自旋极化对两者的依赖关系；证明了自旋轨道耦合作用改变Fano共振的形状,即电子干涉行为；进一步发现自旋极化电子不再遵循Onsager对称：无论上自旋电导还是下自旋电导都不再是磁通量的偶函数。对于这些新奇现象从电场对电子输运的内在影响上给出了解释。采用非平衡格林函数方法求解体系自旋相关的电流(电导),为了描述自旋极化对两者的依赖关系定义了自旋轨道耦合与外磁场之间的相互影响参数,为基于自旋轨道耦合与外磁场调制的量子器件的应用指明了适用范围；结合物理意义修正了Fano因子的表达式--将Fano因子扩展到一个复数,为设计理想的自旋读取器件奠定了重要的科学基础。自旋极化电子不遵循Onsager对称的规律与已有实验研究结果一致,为自旋电子的检测提供了一种新的思路。 3、重点研究了串联耦合双量子点-铁磁源结构和并联楠合双量子点结构中自旋极化输运性质。澄清了共振隧穿决定电子隧穿串联耦合双量子点-铁磁源结构的物理机制。提出了在并联耦合双量子点结构中通过调节两量子点间耦合强度变化可以使得占据数反转。采用非平衡格林函数方法求解串联耦合双量子点-铁磁源体系自旋相关的电流,发现量子点间的耦合效应破坏了库仑阻塞效应,从而导致电子自旋输运主要依赖于相干隧穿,发展出比单量子点-铁磁源结构更适合制备量子计算器件的新结构；采用非平衡格林函数方法求解并联耦合双量子点体系自旋相关的电子占据数,发现较之通过调节外场和点间强电容耦合作用,通过调节两量子点间耦合强度变化获得占据数反转更具有实用性。