电子在自旋-轨道耦合调制下磁受限半导体纳米结构中的传输时间及其自旋极化

作者：温丽; 卢卯旺; 陈嘉丽; 陈赛艳; 曹雪丽; 张安琪

来源：Acta Physica Sinica, 2024, 73(11): 383-390.

• 半导体自旋电子学
• 磁调制半导体纳米结构
• 自旋-轨道耦合
• 居留时间

通过考虑构筑在半导体GaAs/AlxGa1–xAs异质结上的磁受限半导体纳米结构中的塞曼效应和自旋-轨道耦合,本文采用理论分析和数值计算相结合的方法研究了电子的传输时间与自旋极化.利用矩阵对角化和改进的转移矩阵方法,数值求解电子的薛定谔方程;采用H.G. Winful理论求电子的居留时间,并计算自旋极化率.由于塞曼效应与自旋-轨道耦合,电子的居留时间明显地与其自旋有关,因此可在时间维度上分离自旋、实现半导体中电子的自旋极化.因为半导体GaAs的有效g-因子很小,电子自旋极化主要源于自旋-轨道耦合,大约为塞曼效应引起的自旋极化的4倍.由于电子的有效势与自旋-轨道耦合的强度有关,电子的居留时间及其自旋极化可通过界面限制电场或应力工程进行有效调控.这些有趣的结果不仅对半导体自旋注入具有参考价值,而且还可为半导体自旋电子学器件应用提供时间电子自旋分裂器.

• 单位
  桂林理工大学; 电子信息工程学院