铁磁半导体异质结构自旋相关性质的第一性原理研究

铁磁半导体量子阱和超晶格异质结构是在传统的半导体异质结构中引进了电子自旋这一可调自由度。基于能带与波函数工程，铁磁半导体异质结实现可控的电子自旋流和分布已成为可能。本课题拟用第一性原理的方法研究铁磁半导体异质结中电子能态和自旋相关的性质。在III-V族铁磁半导体异质结构中，探讨自由载流子与磁性杂质间的交换相互作用而导致的子带间的混合效应，分析二维空穴气与磁性杂质的相互作用产生的新颖自旋组态，如自旋Hall效应等。通过引入自旋－轨道相互作用，探索磁有序态稳定性的条件，例如磁性杂质浓度、异质结构形状或选择性掺杂的控制等。通过研究铁磁体与半导体的界面特性，弄清界面处半导体层的自旋态密度如何受铁磁层的调控。因隧穿磁阻依赖两极铁磁层电子的自旋极化，所以必须探索影响两极铁磁层自旋态分布的主要原因作为实现有效的隧穿自旋电子注入的理论基础，分析导致隧穿磁阻改变的物理本质，提供实现自旋电子器件的理论依据。