鐵磁半導體相關異質(zhì)結(jié)的輸運性質(zhì).pdf

1、鐵磁半導體兼具鐵磁性與半導體性,具有豐富的自旋極化效應,是研究自旋電子學的一種新型材料。鐵磁半導體相關異質(zhì)結(jié)具有將信息處理與信息存儲集于一身的應用潛能,成為研究自旋電子學的熱門電子器件。
　　 本文擴展了研究半導體的k·p微擾理論,得到了適用于研究鐵磁半導體的k·p微擾方法,并得到了鐵磁半導體的能帶結(jié)構(gòu)信息以及波函數(shù)。進一步采用結(jié)合傳輸矩陣的量子散射方法,對鐵磁半導體相關異質(zhì)結(jié)的傳輸性質(zhì)進行了研究。另外,用旋轉(zhuǎn)矩陣的近似方法研究

2、了鐵磁半導體相關異質(zhì)結(jié)在任意磁構(gòu)型下的傳輸性質(zhì),并得到了隧道磁致電阻TMR。具體研究兩種異質(zhì)結(jié):
　　 一則,分別在兩種模型即自由空穴帶模型和擴展的k·p微擾模型的基礎上,使用結(jié)合傳輸矩陣的量子散射方法,對雙勢壘隧道結(jié)GaMnAs/AlAs/CaAs/AlAs/GaAs/GaMnAs的隧穿性質(zhì)進行研究,并對兩者所得的結(jié)果進行比較。發(fā)現(xiàn)能帶間的混合作用對隧道結(jié)透射系數(shù)有顯著影響,勢壘的存在使隧道結(jié)產(chǎn)生共振隧穿現(xiàn)象,以及隧道結(jié)的透射

3、系數(shù)和TMR隨中間勢阱層厚度的變化具有周期性等結(jié)論。此外,用旋轉(zhuǎn)矩陣的近似方法研究任意磁構(gòu)型時隧道結(jié)的輸運性質(zhì),結(jié)果表明在自由空穴帶近似模型下,TMR隨相對磁化角度θ變化顯示出單調(diào)關系,并隨sin2(θ/2)的變化為線性關系,而在擴展的k·p微擾模型下,由于鐵磁半導體中能帶的混合作用,TMR隨相對磁化角度θ的變化呈現(xiàn)出非單調(diào)性變化。
　　 二則,在擴展的k·p微擾模型基礎上,使用結(jié)合傳輸矩陣的量子散射方法研究了自旋過濾器件GaA