铁磁/硅烯超晶格结构电子自旋输运特性研究

【摘要】：硅烯是继石墨烯之后发现的新型量子材料,是目前凝聚态领域的一大研究热点。本文系统研究了正常/铁磁/正常/铁磁/正常硅烯结构中的电子自旋输运性质。论文首先简要介绍了硅烯材料研究背景,硅烯晶体几何结构,简单推导了低能近似下硅烯哈密顿量。其后,论文重点研究了在正常/铁磁/正常/铁磁/正常硅烯结构中电子自旋输运。通过求解哈密顿量本征方程,进而得出电子的透射率。理论计算结果表明,铁磁条长度、间距、自旋轨道耦合强度、交换场、在位能和费米能级对系统电导和谷、自旋极化率有明显影响。在分电导曲线中可以观察到非常明显的振荡,衰减和共振现象:共振和振荡现象的出现是由电子的传输态和铁磁条区或谐振腔区的电子束缚态相互干涉引起的,衰减现象是由于虚波矢在电子传播过程中起主导作用。对于平行铁磁条结构,我们可以完全实现谷或自旋过滤,此时平行铁磁条结构(P)相当一个谷/自旋过滤器,允许一个谷/自旋通过,抑制另一个谷/自旋。对于反平行铁磁条结构(AP),手性相同的电子态,通过系统的几率相同,因此,在反平行铁磁条结构中无法实现自旋过滤或谷过滤。