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作者：石德政四川师范大学

学位级别：硕士

传统电子学是在宏观尺度的范围内,利用电子具有电荷这一特性展开研究,而在介观尺度范围内,除了考虑电子电荷外,还需考虑电子的自旋所带来的影响。由于与自旋相关的巨磁电阻效应(giant magneto resistance, GMR)的发现以及其后在实际应... 详细信息

传统电子学是在宏观尺度的范围内,利用电子具有电荷这一特性展开研究,而在介观尺度范围内,除了考虑电子电荷外,还需考虑电子的自旋所带来的影响。由于与自旋相关的巨磁电阻效应(giant magneto resistance, GMR)的发现以及其后在实际应用中所取得的巨大成功,自旋相关的电磁性质的研究受到了人们的广泛关注和重视,并逐渐形成了白旋电子学这门新的学科。本文主要研究了含两铁磁半导体层的双自旋过滤磁性隧道结中自旋相关的隧穿输运现象。对分子场、rashba自旋轨道耦合与自旋相关隧穿现象和隧穿磁电阻(TMR)效应等之间的关系进行了讨论。具体章节结构和研究内容如下：在第一章绪论中,首先对自旋电子学的研究背景和研究进展做了一个简要的综述,然后就与本文相关的隧穿磁电阻现象以及rashba自旋轨道耦合效应和自旋过滤效应对隧穿磁电阻的影响进行了较为详细的论述。最后介绍了Julliere模型(Julliere model)与Slonczewski近自由电子模型(Slonczewski free electron model),它们是处理磁性隧道结中自旋相关的电子输运过程中的两个重要理论模型。在第二章中,我们首先简单的介绍了针对NM/FS/I/FS/NM (NM、FS、I分别表示非磁金属、铁磁半导体和绝缘层)的双自旋过滤磁性隧道结在rashba自旋轨道耦合强度和分子场都对称的情况下的最新研究情况,接着利用Slonczewski近自由电子模型,基于转移矩阵方法和量子相干输运理论,对NM/FS/I/FS/NM双自旋过滤磁性隧道结在不对称的情况下进行了较为深入的研究,并与对称的情况进行了比较。研究表明：在绝缘层厚度达到一定值后,双自旋过滤结可以获得稳定TMR;当左右两FS层的rashba自旋轨道耦合强度相等时可得到最大的正TMR,而不等时可得到大的负TMR;其正负TMR的值和两侧FS层rashba自旋轨道耦合强度的相对大小有关;两侧铁磁半导体层中的分子场相对大小对TMR随rashba自旋轨道耦合强度的振荡频率也存在一定的影响。结果表明,两铁磁层中分子场和rashba自旋轨道耦合强度的不对称性对上自旋电子和下自旋电子的隧穿电导的存在不同程度的影响,通过调节分子场的大小以及相应的rashba自旋轨道耦合强度可获得大的TMR值。

关键词：双自旋过滤磁性隧道结 rashba自旋轨道耦合效应转移矩阵隧穿磁电阻隧穿系数隧穿电导

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含δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中的自旋输运和渡越时间

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物理学报 2008年第11期57卷 7221-7227页

作者：杜坚张鹏刘继红李金亮李玉现河北师范大学物理科学与信息工程学院石家庄050016 承德民族师范高等专科学校物理系承德067000

研究了含δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋相关的透射概率和渡越时间,讨论了量子尺寸效应和rashba自旋轨道耦合效应对隧穿特性的影响.研究结果表明:δ势垒的存在降低了自旋电子的透射概率,改变了透射概率的位相.rashba自旋轨道耦... 详细信息

研究了含δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋相关的透射概率和渡越时间,讨论了量子尺寸效应和rashba自旋轨道耦合效应对隧穿特性的影响.研究结果表明:δ势垒的存在降低了自旋电子的透射概率,改变了透射概率的位相.rashba自旋轨道耦合强度的增加加大了透射概率的振荡频率.不同自旋取向的电子隧穿异质结时,渡越时间随着半导体长度、rashba自旋轨道耦合强度以及两铁磁电极中的磁化方向的夹角的变化而变化.

关键词： δ势垒铁磁/半导体/铁磁异质结 rashba自旋轨道耦合效应渡越时间

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外加磁场对含双δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋输运和散粒噪声的影响

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Journal of Semiconductors 2008年第6期29卷 1147-1151页

作者：杜坚李志文张鹏承德民族师范高等专科学校物理系承德067000 河北师范大学物理科学与信息工程学院石家庄050016

研究了外磁场存在时,含双δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋相关的透射概率和散粒噪声,讨论了量子尺寸效应和rashba自旋轨道耦合效应.研究结果表明:不同自旋取向的电子隧穿异质结时,透射概率和散粒噪声随半导体长度的变化特性是作... 详细信息

研究了外磁场存在时,含双δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋相关的透射概率和散粒噪声,讨论了量子尺寸效应和rashba自旋轨道耦合效应.研究结果表明:不同自旋取向的电子隧穿异质结时,透射概率和散粒噪声随半导体长度的变化特性是作等幅振荡;外加磁场和rashba自旋轨道耦合强度的增强都会加大透射概率和散粒噪声的振荡频率;外加磁场角度的改变会改变散粒噪声的振荡频率;双δ势垒的存在增大了自旋电子透射概率的振幅.

关键词：势垒铁磁/半导体/铁磁异质结 rashba自旋轨道耦合效应透射概率散粒噪声

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自旋—轨道耦合作用对多层结构磁性隧道结输运性质的影响

自旋—轨道耦合作用对多层结构磁性隧道结输运性质的影响

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作者：金莲四川师范大学

学位级别：硕士

随着科技的不断进步,电子器件尺寸也不断缩小。因此,对于电子输运特性的研究也逐渐进入到了介观领域,同时电子的自旋极化输运特性也引起了人们的广泛关注。为了更好地控制电子自旋,并将其运用到新型半导体电子器件中,我们就需要从理论... 详细信息

随着科技的不断进步,电子器件尺寸也不断缩小。因此,对于电子输运特性的研究也逐渐进入到了介观领域,同时电子的自旋极化输运特性也引起了人们的广泛关注。为了更好地控制电子自旋,并将其运用到新型半导体电子器件中,我们就需要从理论上深入地了解与电子自旋相关的各种现象。本文在相干量子传输理论和转移矩阵方法的基础上,就磁性隧道结中电子输运特性做了一些理论上的研究工作。本文包含的主要内容如下: 在第一章中,我们首先简单地介绍了自旋电子学的兴起和发展,然后对rashba自旋轨道耦合效应和自旋过滤效应进行了解释,接着又阐述了隧穿磁电阻的两种理论计算模型,即Julliere模型和Slonczewski近自由电子模型。在第二章中,我们采用Slonczewski近自由电子模型,利用转移矩阵的方法对NM/FS1/I/FS2/NM型双自旋过滤隧道结中隧穿磁电阻(TMR)和隧穿电导进行了理论研究。数值计算结果显示,由于FS层中的自旋过滤效应和rashba自旋轨道耦合效应,该双自旋过滤隧道结存在着大的TMR。当左右两边FS层厚度相等时可取得最大的TMR值。隧穿磁电阻和隧穿电导将随FS层中rashba自旋轨道耦合系数的变化出现振荡现象。随着自旋轨道耦合系数的增大,TMR和隧穿电导振荡加快,振荡周期越来越短。同时,隧穿电导的振幅变化不大,而TMR的振幅却有明显的变化。在第三章中,我们采用同种方法研究了FM/S1/I/S2/FM型隧道结中半导体层厚度和自旋轨道耦合强度对隧穿情况的影响。计算结果表明:随着自旋轨道耦合系数和半导体厚度的变化,隧穿磁电阻和隧穿系数出现振荡现象。当左右两边S层中的自旋轨道耦合强度相同时,隧穿磁电阻的值总是为正,但当两边S层中的自旋轨道耦合强度不相同时,该隧道结中会出现一个大的负的TMR效应。另外,当两边半导体层中自旋轨道耦合强度比值增大时,与半导体层厚度有关的TMR曲线振荡幅度会显著的提高。

关键词：自旋极化电子输运 rashba自旋轨道耦合效应转移矩阵隧穿磁电阻隧穿系数

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铁磁/半导体/铁磁异质结中的自旋输运

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贵州科学 2016年第3期34卷 61-66页

作者：吕厚祥徐阳毕节医学高等专科学校医学技术系贵州毕节551700 大方实验高级中学物理教研室贵州大方551600

在群速率概念的基础上,讨论了自旋极化电子的隧穿系数和渡越时间与半导体层厚度、rashba自旋轨道耦合强度以及两磁性铁磁体中磁矩夹角之间的关系。结果表明:不同自旋取向的电子在隧穿铁磁/半导体/铁磁三明治异质结过程中,隧穿系数表现... 详细信息

在群速率概念的基础上,讨论了自旋极化电子的隧穿系数和渡越时间与半导体层厚度、rashba自旋轨道耦合强度以及两磁性铁磁体中磁矩夹角之间的关系。结果表明:不同自旋取向的电子在隧穿铁磁/半导体/铁磁三明治异质结过程中,隧穿系数表现出振荡特性,而渡越时间则表现出明显的分离特性。

关键词：磁性隧道结 rashba自旋轨道耦合效应隧穿系数渡越时间

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