介观系统中的自旋极化输运.pdf

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理论进展,并较详细地介绍了本文所采用的理论工具一非平衡格林函数方法之后,中文摘要本论文针对既具有重要应用价值,又具有基础理论研究意义的介观系统中的自旋极化输运现象做了较为系统和深入的理论研究。其目的一方面在于揭示介观系统中新效应的物理机制和规律,另一方面为设计和实现具有优良性能的量予器件提供物理模型和理论依据。在简要地回顾了低维介观体系物理研究中的一些重要实验和我们针对几个有趣的问题进行了研究。首先我们从理论上提出了一种新型的能够产生自旋极化电流的设计,该装置构建在由随时间振荡的自旋相关的隧穿所伴随的开放耦合双量子点上。我们计算出了流过该装置的自旋极化电流的精确表达式。数值分析的结果表明,流经该装置的电荷流和自旋流可以由门电压、驱动场的频率以及外磁场控制;此外,通过该装置的自旋极化电流能够产生非常有趣的反共振行为。通过对限制在孤立的耦合双量子点中电子的动力学行为的详细分析,我们对此反共振行为做出了定性地解释并指出了然后我们研究了与局域声子模耦合的单分子和量子点的输运特性,重点关注声子效应对自旋流及其噪声谱的影响。自旋流由施加在量子点中的旋转磁场产生。结果表明电声子相互作用可以导致伴峰的出现,它们钉扎在能量等于声子频率整数倍的位置。峰的高度对电声子相互作用的强度非常敏感;此外,声子模对自旋流的零频模型,我们讨论了在强电子关联和电声子耦合的共同作用下与金属铁磁电极相连的单分子或量子点中的量子输运特性。通过延拓的运动方程方法我们首先计算了谱密度和非线性微分电导。我们发现电声子相互作用在铁磁一量子点—铁磁强关联系统的自旋极化输运中扮演非常重要的角色。在铁磁电极处于反平行磁化位形时,其输运特性与其它的理论分析结果相类似。而在平行位形,则呈现出了非常不同的输运行为。由于铁磁电极磁特性的影响,共振峰和声子伴峰在平行位形下均劈裂为不对称的两个低密度的小峰。相应地其微分电导出现了一系列对称的伴峰极大,当电声子耦合较强时,这些伴峰的幅度甚至可以和舱穹逑啾取T黾拥缟拥鸟詈锨慷鹊贾铝朔窍咝晕⒎值绲嫉恼寮小。此外,我们发现隧穿磁阻诘缟酉嗷プ饔玫挠跋煜鲁鱿至硕钔獾募ù笾其在自旋电子器件方面的可能应用。噪声谱也有显著的影响。最后,基于逑迪碌奈尴轚摘要
和极小值,在极化强度和偏压较小时其邓嫫乖谡褐滴式惶姹浠欢诜线性区域,由于声子效应,正的邓孀偶ɑ慷鹊脑黾佣灾龃蟆U庑┢嫣的行为导致了非常不同的咝危币舶凳玖怂泶┐抛鑄胀是探索舱不同特征行为的一个更为有效的工具。关键词:介观体系;量子点;自旋极化;电声子相互作用;вΓ博士学位论文:介观系统中的自旋极化输运
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奇慧承诺书本人郑重声明:所呈交的学位论文是在导师指导下独立完成的,学位论文的知识产权属于山西大学。如果今后以其他单位名义发表与在读期间学位论文相关的内容,将承担法律责任。除文中已注明引用的文献资料外,本学位论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。学位论文作者┱:年
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言引电子除了具有电荷的属性外,还具有内禀自旋角动量。以研究、控制和应用半导体中数目不等的电子和空穴蚨嗍亓髯雍蜕偈亓髯的输运特性为主要内容的微电子学是世纪人类文明和发展的最重要的推动力之一。众所周知,在这里电子的输运过程仅利用它的荷电性由电场来控制,自旋状态并没有被考虑。但是,从上个世纪年代以来,科学家发现人类同样可以利用电子的自旋来操纵它的输运过程,将自旋属性引入半导体器件中,用电子的电荷和自旋共同作为信息的载体,将会发展出新一代的器件。这种新的器件利用自旋相关的效应亓髯拥淖孕筒牧系磁学性质相互作用苯岷媳曜嫉陌氲继寮际酰ň哂蟹腔臃ⅰ⒌凸摹⒏咚俸高集成度的优点。此外,自旋电子器件还是目前基于电子粒子性设计的传统微电子器件进入纳米尺度,即量子器件的重要方案之一。因此,自旋电子器件的研究成为国际上的研究热点,受到广泛的重视。自旋电子学研究的动力主要来自两个方面:桃涤τ迷从诰薮抛器件作为硬盘磁头的巨大的商业成功,进一步的研究目标是有可能替代基于的非挥发存储器的磁随机存储器;孔蛹扑愫量子通信在军事和国家安全等领域有着十分重要的作用。自旋的物理本质预示了在量子计算方面的应用,自旋和外界的相互作用远比电荷的作用弱,因此具有较长的相干时间,尤其适合用作量子计算机的量子位。进入世纪,越来越多的利用自旋电子学制造的相关器件正一步步走迸人们的日常生活,有理由相信自旋将会像电荷一样在世纪里造福人类。早在年,和用铁磁金属/,隧道结测量隧道磁阻な盗颂沤鹗舻即缱拥淖孕ɑ痆,这一研究结果极大地促进了铁磁金属/隧