串行雙量子點在自旋阻塞區(qū)時磁輸運的研究.pdf

1、電子器件的進步,讓微電子器件的尺度進入到了納米數(shù)量級。而自旋電子器件正是這種轉(zhuǎn)變的重要方案之一。進入到納米數(shù)量級讓原來基于電子電荷性質(zhì)設(shè)計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尺度下的電子的性質(zhì)來設(shè)計。自旋是電子的重要量子特性。由此,在我們對自旋電子器件的研發(fā)之前,需要對電子自旋特性作一個很好的了解?，F(xiàn)代自旋電子學的研究密切依賴各種不同學科(例如,半導體物理,超導體,光學,介觀物理)長期以來得到的結(jié)果,以及在不同的分支領(lǐng)域之

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

3、子效應的典型代表。近些年來,納米技術(shù)的進步能夠?qū)⒁粋€量子點嵌入到電路當中去。雙量子點系統(tǒng)較單量子點系統(tǒng)有更豐富的物理意義?；谶@些我們研究了自旋關(guān)聯(lián)效應當中自旋軌道耦合作用,量子點內(nèi)自旋反轉(zhuǎn)作用和交換相互作用對于串行雙量子點輸運性質(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內(nèi)自旋反轉(zhuǎn)單獨作用時對輸運沒有影響,自旋軌道耦合作用能夠解除自旋阻塞,導致量子點系統(tǒng)電流的出現(xiàn);(Ⅱ)在自旋軌道耦合作用的同時加入交換作用,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,導致電流幅度增大。(Ⅲ)而在自旋軌道耦合作用的同時加入量子點內(nèi)自旋反轉(zhuǎn),會導致一些非阻塞態(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)若三個作用共同作用時,則會發(fā)現(xiàn)對于自旋阻塞的解除有更多的可能性。這些性質(zhì)對于我們研究此類雙量子點系統(tǒng)提供了更多的輸運性質(zhì)。此外,負磁阻的出現(xiàn)以及由負變正的現(xiàn)象值得注意,這對于量子自旋電子