磁性纳米结构中自旋相关的量子输运特性的理论研究

Spintronics is a new discipline which aims to explore the application of spin degrees of freedom, in which spin related thermoelectric transport phenomena in magnetic nanostructures have aroused great interest recently. The easy controllability of the parameters in magnetic nanostructures allow substantial quantum phenomena to be realized through artificial method, which has important value both in basic research and potential applications. The main contents in this project are 1,We will study the spin transport phenomena in the presence of spin-orbit interaction (SOI) and supercondutor and make use of various interactions to generate equal-spin Andreev reflection, spin current and spin transfer torque(STT)effect in order to achieve the control of spin transport. 2, We will research the influence of time-dependent field on spin related thermoelectric transports and further design spin caloritronics devices based on magnetic nanostructures. 3, The effect of the electron-phonon interaction on the spin dependent thermoelectric effects and energy conversion between electron and phonon systems will be discussed, from which we can further understand the spin related thermoelectric transport phenomena. We attempt to enrich spintronics in theory and explore some novel spin transport properties, then further provide a novel way to design spintronics device.

自旋电子学是探索自旋自由度应用的一门新型学科，其中磁性纳米结构中的自旋相关的热电输运现象最近引起了人们的极大兴趣。磁性纳米结构参数的易控性使得大量的量子效应得以用人工的方法加以实现，这无论对基础研究还是对潜在的应用都有着重要的价值。本项目拟研究的主要内容包括：1，研究存在自旋轨道相互作用及超导时的自旋输运，利用各种相互作用来产生等自旋 Andreev反射、自旋流和自旋转移矩效应以达到操控自旋输运的目的。2，研究时间依赖的外场对自旋相关的热电输运现象的影响，进而以磁性纳米结构为基础设计热激发的自旋电子学器件。3，讨论电子-声子的相互作用对自旋相关的热电效应的影响及电子和声子系统中能量的转化，从而深入理解自旋相关的热电输运现象。我们试图在理论上丰富自旋电子学的同时探索一些新颖的输运性质，为自旋电子器件的设计提供新思路。

自旋电子学是探索自旋自由度应用的一门新型学科，其中磁性纳米结构中的自旋相关的热电输运现象最近引起了人们的极大兴趣。磁性纳米结构参数的易控性使得大量的量子效应得以用人工的方法加以实现，这无论对基础研究还是对潜在的应用都有着重要的价值。本项目研究了磁性纳米结构中的自旋和谷热电效应。研究了量子点中的热电效应，发现当不存在微波时通过调节量子点的门电压或电极的磁化方向可以得到可控的自旋电流和高的自旋极化电流。引进微波可以使得我们在更大的参数范围内得到可控的自旋电流。当硅烯材料存在非共振圆偏振光的时候，我们可以得到谷或自旋电流以及高的谷和自旋极化率。硅烯材料由于存在强的自旋轨道耦合相互作用和可控的AB子格的交错势能，通过调节参数我们发现在铁磁性硅烯结中可以得到热激发的纯的谷或自旋电流以及高的自旋或谷极化的电流。我们还研究了硅烯中的谷和自旋依赖的热泡，发现可以得到可以跟电荷热泡大小可比拟的自旋和谷热泡效应。此外研究硅烯磁性超晶格结构发现磁性超晶格可以增强热电效应。在此基础上，我们讨论的存在超导时的热电输运和自旋转移矩效应。最后讨论了电声子相互作用对自旋相关的热电效应的影响及电子和声子系统中能量的转化。我们试图在理论上丰富自旋电子学的同时探索一些新颖的输运性质，为自旋电子器件的设计提供新思路。