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利用现代材料生长技术,实验上可以实现所谓的磁调制半导体纳米结构,这是一种磁性材料和半导体材料混杂的量子小系统。由于小尺寸、低维度与量子受限,磁调制半导体纳米结构中蕴藏着丰富的量子效应,比如,电子自旋极化效应、巨磁阻效应等,这些效应可用于设计和开发新型纳米电子器件,比如,电子动量过滤器、空间电子自旋分裂器等。因此,磁调制半导体纳米结构中的量子效应、调控及其器件应用,近年来,已经成为凝聚态物理、材料科学、半导体物理与器件等领域研究的一个重要方向。本文运用理论分析和数值计算相结合的方法,研究一类重要的磁调制半导体纳米结构---磁、电受限半导体异质结构(magnetically and electrically confined semiconductor,MECSH)中电子的波矢过滤(wave vector filtering,WVF)效应及其调控,聚集为纳米电子学器件应用提出新型可控的电子动量过滤器。全文分为六章。第一章介绍磁调制半导体纳米结构及其电子WVF效应的研究进展,以及本文的研究内容。在第二章中,我们介绍本文采用的研究方法,包括改进的转移矩阵法和数值微分方法。第三章研究MECSH结构中电子WVF效应。第四章研究Delta-掺杂对MECSH结构中电子WVF效应的影响。在第五章中,我们研究横向电场或应用偏压对MECSH结构中电子WVF效应的调控。最后,在第六章我们总结全文研究取得的结果,指出研究中存在的不足,并对今后的研究方向进行展望。本文研究取得的结果,主要包括如下四个方面:(1)由于电子在磁调制半导体纳米结构中的传输与它的纵向波矢有关---本质上是一个二维的运动过程,我们发现MECSH结构中存在很强的WVF效应。而且波矢过滤的效率与结构中肖特基金属(Schottky metal,SM)条带的宽度、位置和应用电压密切相关,因此可通过适当地构筑SM条带获得最佳的电子WVF效应,这是因为电子在MECSH结构中所感受到的有效势依赖于SM条带的参数。(2)引入Delta-掺杂后,所考虑的MECSH结构中仍然出现显著的电子WVF效应,因为Delta-掺杂不会改变电子在MECSH结构中运动本质上是一个二维的过程的事实。但是,Delta-掺杂对MECSH结构中电子WVF效应有很大的影响,通过改变Delta-掺杂的权重或位置可以控制电子WVF效应的程度,这是因为电子在MECSH结构中经历的有效势与Delta-掺杂密切相关,从而导致电子的传输依赖于Delta-掺杂的权重或位置。(3)当施加一个偏置电压到MECSH结构上时,在电子的输运方向将出现一个横向电场,此时电子的WVF效应仍然存在,其原因仍然是应用偏压或横向电场不会改变MECSH结构中电子运动为二维过程的事实。但是,电子在MECSH结构中的有效势依赖于横向电场或偏压,因此,改变横向电场的强度或方向可有效地操控电子WVF效率。(4)我们所研究的MECSH结构可以用作纳米电子学器件应用中新型的可控电子动量过滤器,它的WVF效率可通过改变结构中的SM条带、Delta-掺杂、外电场或偏压实现有效的调控。因此,本文的研究结果不仅可为半导体纳米结构量子调控的研究提供参考与借鉴,而且还成功地提出一类可控的电子动量过滤器。