自旋電子系統(tǒng)光電特性的理論研究.pdf

1、最近在凝聚態(tài)物理和半導(dǎo)體電子學(xué)領(lǐng)域，由于自旋-電子系統(tǒng)在量子計算和量子通訊上的潛在應(yīng)用，有關(guān)電子自旋極化的研究倍受科學(xué)界和電子工業(yè)界的關(guān)注。本文主要利用格林函數(shù)的方法并且在無規(guī)相近似(random phase approximation，RPA)下研究了含有Rashba自旋軌道耦合(RSOC)和Dresselhaus自旋軌道相互作用時二維電子氣(2DEG)、二維空穴氣(2DHG)的電、光電特性。主要工作包括以下五個部分：
　　

2、(1)探討了多體效應(yīng)，尤其是交換作用對Rashba自旋軌道耦合強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明考慮了交換作用后自旋軌道耦合的耦合強(qiáng)度增大了，從而解釋了為何磁輸運實驗測量的Rashba耦合強(qiáng)度遠(yuǎn)大于理論上用k·p單體理論計算的結(jié)果。理論計算結(jié)果表明多體效應(yīng)(如交換作用)在此系統(tǒng)中是自旋劈裂增大的一個不可忽略的因素。
　　 (2)研究了在RSOC作用下2DHG的光導(dǎo)。由于能級的劈裂，當(dāng)電子吸收光子能量時體系有更多的躍遷通道，在光導(dǎo)圖上表現(xiàn)為有兩

3、個邊界值，并且與耦合強(qiáng)度和載流子濃度有關(guān)。
　　 (3)Rashba自旋軌道耦合作用下電子空穴雙層結(jié)構(gòu)下的plasmon特性的研究。兩個由plasmon引起的光吸收峰值的位置和寬度可以通過耦合強(qiáng)度、載流子濃度和層間距離來調(diào)節(jié)。
　　 (4)研究了在磁場和RSOC作用下電子交換作用對自旋劈裂的影響，結(jié)果表明自旋劈裂得到了增強(qiáng)。
　　 (5)磁場和RSOC作用下2DEG的光電特性的研究表明：RSOC的引入使得朗道能級

4、混合并移動，在光躍遷圖中表現(xiàn)為有兩個強(qiáng)的吸收峰，其位置與光子的能量、磁場強(qiáng)度以及載流子濃度有關(guān)。
　　 研究結(jié)果表明，Rashba自旋電子系統(tǒng)的電學(xué)和光學(xué)特性可以通過器件的結(jié)構(gòu)、外磁場以及旋軌耦合強(qiáng)度來調(diào)制；Rashba自旋電子系統(tǒng)不僅可應(yīng)用于新型的電子器件，而且也可應(yīng)用于能在THz和亞THz頻段工作的新型光和光電裝置。在此基礎(chǔ)上我們設(shè)計了雙色THz光源，并提出了一套利用光學(xué)測量方法來精確測定Rashba空穴系統(tǒng)的spintro