基于半导体纳米管线的自旋电子学理论研究和器件设计

半导体纳米管线呈现出许多崭新的量子特性，具有深远的基础理论意义和广阔的应用背景。利用从量子力学基本原理出发的第一原理计算方法，结合凝聚态物理模型和理论分析手段，研究一维半导体纳米体系中，本征存在的s、p和d电子态对系统自旋极化的贡献；阐明微观结构的稳定性、电荷分布、界面效应、尺寸效应、掺杂效应、多管效应以及外界条件的影响和效果。以电子态计算为基础，研究接触电极的组成、结构和形貌，外加电、磁和力场，掺杂原子态、吸附态和缺陷态在不同半导体纳米管线自旋电子的极化、输运和激发过程的作用，进而探讨阵列中多管屏蔽效应和耦合效应对电子自旋的影响，建立更加有效和普适的处理纳米体系电子自旋问题的模型和计算方法，补充和完善一维半导体纳米体系自旋电子学理论，并以此评估利用半导体纳米管线制备新型纳米自旋电子器件的可能性和模拟性能，以期在纳米自旋电子器件的制备加工、工作原理及构建理论等方面取得突破。