鐵磁/半導體/鐵磁異質結中的自旋輸運

呂厚祥，徐　陽

(1畢節醫學高等專科學校 醫學技術系，貴州　畢節　551700；2大方實驗高級中學 物理教研室，貴州　大方　551600)

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鐵磁/半導體/鐵磁異質結中的自旋輸運

呂厚祥1，徐陽2

(1畢節醫學高等專科學校 醫學技術系，貴州畢節551700；2大方實驗高級中學 物理教研室，貴州大方551600)

摘要：在群速率概念的基礎上，討論了自旋極化電子的隧穿系數和渡越時間與半導體層厚度、Rashba自旋軌道耦合強度以及兩磁性鐵磁體中磁矩夾角之間的關系。結果表明：不同自旋取向的電子在隧穿鐵磁 / 半導體 / 鐵磁三明治異質結過程中，隧穿系數表現出振蕩特性，而渡越時間則表現出明顯的分離特性。

關鍵詞：磁性隧道結，Rashba自旋軌道耦合效應，隧穿系數，渡越時間

0引 言

自從Datta和Das[1]利用外電場調節的自旋軌道耦合提出鐵磁 / 半導體 / 鐵磁自旋極化場效應晶體管后，利用半導體中Rashba自旋軌道耦合效應可以有效地控制電子的自旋，因此Rashba自旋軌道耦合效應在新興電子器件中的研究和應用都占有重要地位[2]。然而，利用電子自旋設計和生產新興電子器件在科研中并不順利，自旋注入效率方面的研究遇到了很大的困難，因此，電子從不同材料之間的自旋注入引起了人們的廣泛關注。到目前為止，不同組合結構的異質結在理論上已經能夠得到很高的自旋注入效率，而在實驗上Fiederling和Ohno 等[3-4]的工作也能證明這一點，現在通過自旋極化電子從鐵磁體到半導體來提高自旋注入效率的方法已被發現。

渡越時間是理解隧穿特性的一個重要概念，早在1932年，MacColl[5]就指出，隧穿特性除了由透射概率來表示，還可以由粒子隧穿勢壘的時間來標度。……