纳米电子器件自旋和电荷相关输运问题的理论研究

摘要

本论文主要就纳米电子学中的Rashba自旋轨道耦合体系下自旋输运性质(非平衡自旋堆积)和A1量子点接触中的电荷输运性质(ShotNoise)做了细致的理论研究。在第一章引言部分简单介绍了所研究问题的物理背景。 在第二章，我们着重讨论了一个连有两端电极的二维Rashba自旋轨道耦合弹道体系中的本征自旋堆积效应。通过在一端电极注入非自旋极化的电流，我们发现在Rashba区域中沿电流方向的横向边界会有垂直于平面方向极化(out-of-plane)的净自旋堆积产生，并且两边界处的自旋堆积大小相等符号相反。即会有所谓的自旋霍尔效应(SpinHallEffect)产生。同时我们也发现对于沿电流注入方向极化(in-plane)的自旋也有类似的自旋霍尔堆积现象。通过调节Rashba自旋轨道耦合强度，垂直于平面方向极化的自旋堆积会有翻转现象(nipping)。我们的研究回答了近期理论上争论很多的关于本征的Rashba自旋轨道耦合能否引起自旋霍尔效应的问题。 在本文第三章，我们通过第一性原理的计算方法研究了铝量子点接触中原子构型排列对一类电流噪声(ShotNoise)的影响，其中包括在原子链结构中链的拉伸以及在单原子接触中衬底原子结构对其的影响。我们发现在此类铝原子结构中ShotNoise相比于电导更加敏感于原子构型变化。特别的，Al(001)面的非对称结构的单原子接触的FanoFactor是对称结构的两倍多，并且其计算数值在实验范围之内。这些结果显示ShotNoise／FanoFactor可作为一种额外的手段来探测量子点接触中的原子结构。

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

第二章Rashba自旋轨道耦合作用下弹道区的自旋极化堆积

第三章铝量子点接触中原子构型对shot noise的影响

总结和展望

研究生期间论文发表及获奖情况

致谢

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