自旋-轨道耦合半导体中自旋极化和输运的理论研究

最近人们在半导体实验中观察到自旋Hall效应，证实了电子的自旋和轨道(S-O)运动间的明显耦合。通过自旋和轨道间的耦合作用，人们有可能实现仅使用电场来调控电子的自旋取向和电流的极化。这为新兴的自旋电子学提供一个新方向，成为当今凝聚态物理的一个研究热点。本课题拟从理论上研究自旋-轨道耦合半导体中自旋极化和自旋输运等性质。由于未来的实际器件一般都具有边界和电极，且希望在纳米尺度的弹道区工作，因此本课题的重点是研究处于弹道区的有边界和电极影响的S-O耦合体系。发展处理这样体系的新理论方法,研究自旋堆积效应、非均匀S-O耦合对自旋极化的影响及多端器件中的电荷、自旋输运等问题。试图将所建立的理论方法推广至可处理具有电极和边界效应的自旋3/2的S-O耦合体系。研究S-O耦合对分数量子Hall效应的可能影响。同时，拟探索器件输出端间自旋量子纠缠和操控及用S-O耦合的器件实现量子普适门的可能性。