鐵磁半導體相關異質結的輸運性質.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結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構信息以及波函數。進一步采用結合傳輸矩陣的量子散射方法,對鐵磁半導體相關異質結的傳輸性質進行了研究。另外,用旋轉矩陣的近似方法研究

2、了鐵磁半導體相關異質結在任意磁構型下的傳輸性質,并得到了隧道磁致電阻TMR。具體研究兩種異質結:
　　 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,使用結合傳輸矩陣的量子散射方法,對雙勢壘隧道結GaMnAs/AlAs/CaAs/AlAs/GaAs/GaMnAs的隧穿性質進行研究,并對兩者所得的結果進行比較。發(fā)現能帶間的混合作用對隧道結透射系數有顯著影響,勢壘的存在使隧道結產生共振隧穿現象,以及隧道結的透射

3、系數和TMR隨中間勢阱層厚度的變化具有周期性等結論。此外,用旋轉矩陣的近似方法研究任意磁構型時隧道結的輸運性質,結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的變化呈現出非單調性變化。
　　 二則,在擴展的k·p微擾模型基礎上,使用結合傳輸矩陣的量子散射方法研究了自旋過濾器件GaA