粗糙边缘半导体纳米结构的自旋极化输运研究

通过对粗糙边缘半导体纳米结构的自旋极化输运性质的研究，搞清楚边缘无序对自旋轨道耦合引起的自旋极化和自旋输运的影响。并在此研究的基础上，人为设计有规律的边缘结构来调控电子自旋传输。综合以上两方面的研究，提出对实验工作有指导意义的自旋电子器件的设计和制备方案。本课题的研究不但有助于深化对半导体纳米结构中自旋极化输运的认识，也对半导体自旋电子器件的应用有指导意义。

按照项目研究计划，我们采用与自旋相关晶格格林函数方法研究了含Rashba自旋轨道耦合半导体纳米结构的自旋极化输运性质并取得了一些有趣的研究结果。首先，考虑了粗糙边缘对Rashba量子线的输运性质的影响，发现粗糙边缘引起的散射破坏了量子化的电荷电导，但是粗糙边缘引起的对称性破缺和自旋相关量子干涉也导致了非零自旋电导的出现。进一步研究表明粗糙边缘对电荷和自旋输运的影响可以通过外加一个与量子线平面垂直的磁场来消除。其次，在以上研究的基础上，设计了横向和纵向不对称但是关于中心对称的Rashba量子结构, 发现系统在正向或者反向偏压下，自旋非极化电流经过系统后都变成了自旋极化电流且自旋极化的幅值相等但是方向相反，因此该结构可以用来设计多功能自旋电子器件，如自旋过滤器和自旋极化方向转化器。这些研究成果均以论文形式发表在国外知名物理学术期刊上，达到了预期目标。