串行雙量子點(diǎn)在自旋阻塞區(qū)時(shí)磁輸運(yùn)的研究.pdf

1、電子器件的進(jìn)步,讓微電子器件的尺度進(jìn)入到了納米數(shù)量級(jí)。而自旋電子器件正是這種轉(zhuǎn)變的重要方案之一。進(jìn)入到納米數(shù)量級(jí)讓原來基于電子電荷性質(zhì)設(shè)計(jì)的電子器件無法繼續(xù)工作,而新的電子器件需要基于這個(gè)尺度下的電子的性質(zhì)來設(shè)計(jì)。自旋是電子的重要量子特性。由此,在我們對(duì)自旋電子器件的研發(fā)之前,需要對(duì)電子自旋特性作一個(gè)很好的了解。現(xiàn)代自旋電子學(xué)的研究密切依賴各種不同學(xué)科(例如,半導(dǎo)體物理,超導(dǎo)體,光學(xué),介觀物理)長(zhǎng)期以來得到的結(jié)果,以及在不同的分支領(lǐng)域之

2、間建立聯(lián)系。自旋電子學(xué)主要包括磁電子學(xué)和半導(dǎo)體自旋電子學(xué)。磁電子學(xué)中巨磁電阻和隧道磁電阻的應(yīng)用的器件有自旋閥,磁隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(MRAM)和自旋晶體管等。對(duì)于半導(dǎo)體中自旋的控制,我們采用自旋注入,輸運(yùn)等方法。對(duì)新材料的研發(fā)也是解決此類問題比較好的途徑。量子點(diǎn),一般是由Ⅲ-Ⅴ族或Ⅱ-Ⅵ族元素組成的具有明顯量子效應(yīng)的納米顆粒。所以進(jìn)入到納米級(jí)的電子器件自旋性質(zhì)的研究,目前集中在了量子點(diǎn)自旋性質(zhì)的研究上面。簡(jiǎn)潔的說,量子點(diǎn)是展現(xiàn)低維介觀體系量

3、子效應(yīng)的典型代表。近些年來,納米技術(shù)的進(jìn)步能夠?qū)⒁粋€(gè)量子點(diǎn)嵌入到電路當(dāng)中去。雙量子點(diǎn)系統(tǒng)較單量子點(diǎn)系統(tǒng)有更豐富的物理意義。基于這些我們研究了自旋關(guān)聯(lián)效應(yīng)當(dāng)中自旋軌道耦合作用,量子點(diǎn)內(nèi)自旋反轉(zhuǎn)作用和交換相互作用對(duì)于串行雙量子點(diǎn)輸運(yùn)性質(zhì)的影響和作用。研究結(jié)果表明:(Ⅰ)自旋交換作用和量子點(diǎn)內(nèi)自旋反轉(zhuǎn)單獨(dú)作用時(shí)對(duì)輸運(yùn)沒有影響,自旋軌道耦合作用能夠解除自旋阻塞,導(dǎo)致量子點(diǎn)系統(tǒng)電流的出現(xiàn);(Ⅱ)在自旋軌道耦合作用的同時(shí)加入交換作用,我們發(fā)現(xiàn)兩者的

4、共同作用能夠?qū)е略瓉頌樽枞膽B(tài)變?yōu)榉亲枞麘B(tài),解除一些自旋阻塞,導(dǎo)致電流幅度增大。(Ⅲ)而在自旋軌道耦合作用的同時(shí)加入量子點(diǎn)內(nèi)自旋反轉(zhuǎn),會(huì)導(dǎo)致一些非阻塞態(tài)變?yōu)樽枞麘B(tài),一些阻塞態(tài)變?yōu)榉亲枞麘B(tài),使原來有電流的地方幅度變小,原來沒有電流的地方出現(xiàn)微弱電流。(Ⅳ)若三個(gè)作用共同作用時(shí),則會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)于自旋阻塞的解除有更多的可能性。這些性質(zhì)對(duì)于我們研究此類雙量子點(diǎn)系統(tǒng)提供了更多的輸運(yùn)性質(zhì)。此外,負(fù)磁阻的出現(xiàn)以及由負(fù)變正的現(xiàn)象值得注意,這對(duì)于量子自旋電子