对称双势垒量子阱中自旋极化输运的时间特性

王瑞琴; 宫箭; 武建英; 陈军

doi:10.7498/aps.62.087303

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电子的隧穿时间是描述量子器件动态工作范围的重要指标. 本文考虑k3 Dresselhaus 自旋轨道耦合效应对系统哈密顿量的修正, 结合转移矩阵方法和龙格-库塔法来解含时薛定谔方程, 进而讨论了电子在非磁半导体对称双势垒结构中的透射系数及隧穿寿命等问题. 研究结果发现:由于k3 Dresselhaus 自旋轨道耦合效应使自旋简并消除, 并在时间域内得到了表达, 导致自旋向上和自旋向下电子的透射峰发生了自旋劈裂; 不同自旋取向的电子构建时间和隧穿寿命不同, 这是导致自旋极化的原因之一; 电子的自旋极化在时间上趋于稳定.

关键词:

作者及机构信息

1.
内蒙古大学物理科学与技术学院, 呼和浩特 010021

基金项目: 国家自然科学基金 (批准号:10847005)和内蒙古人才开发基金资助的课题.

参考文献

[1]	Žutić I, Fabian J, Sarma S D 2004 Rev. Mod. Phys. 76 323
[2]	Guo Y, Qin J H, Chen X Y, Gu B L 2003 Chin. Phys. Lett. 20 1124
[3]	Afzalian A, Colinge J P, Flandre D 2011 Solid-State Electron 59 50
[4]	Schmidt G, Ferrand D, Molenkamp L W, Filip A T, van Wees B J 2000 Phys. Rev. B 62 R4790
[5]	Voskoboynikov A, Lin S S, Lee C P 1998 Phys. Rev. B 58 15397
[6]	Perel V I, Tarasenko S A, Yassievich I N, Ganichev S D, Bel'kov V V, Prettl W 2003 Phys. Rev. B 67 201304
[7]	Voskoboynikov A, Lin S S, Lee C P, Tretyak O 2000 J. Appl. Phys. 87 387
[8]	Koga T, Nitta J, Takayanagi H, Datta S 2002 Phys. Rev. Lett. 88 126601
[9]	Glazov M M, Alekseev P S, Odnoblyidov M A, Chistyakov V M, Tarasenko S A, Yassievich I N 2005 Phys. Rev. B 71 155313
[10]	Wan F, Jalil M B A, Tan S G 2009 J. Appl. Phys. 105 07C704
[11]	Li W, Guo Y 2006 Phys. Rev. B 73 205311
[12]	Yu L, Voskoboynikov J 2005 J. Appl. Phys. 98 023716
[13]	Gong J, Liang X X, Ban S L 2007 J. Appl. Phys. 102 073718
[14]	Peter A J 2008 Phys. Lett. A 372 5239
[15]	Radovanovic G, Isic G, Milanovic V 2008 Opt. Mater. 30 1134
[16]	Sheng J S, Chang K 2006 Phys. Rev. B 74 235315
[17]	Dresselhaus G 1995 Phys. Rev. 100 580
[18]	Collins S, Lowe D, Barker J R 1987 J. Phys. C 20 6233
[19]	Guo H, Diff K, Neofotistos G, Gunton J D 1988 Appl. Phys. Lett. 53 131
[20]	Zhang J F, Gu B Y 1991 Phys. Rev. B 43 5028
[21]	Kim J U, Lee H H 1998 J. Appl. Phys. 84 907
[22]	Ban S L, Hasbun J E, Liang X X 2000 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis NeiMongol 31 25 (in Chinese) [班士良, Hasbun J E, 梁希侠 2000 内蒙古大学学报(自然科学版) 31 25]
[23]	Wang L G, Yang W, Chang K, Chan K S 2005 Phys. Rev. B 72 153314
[24]	BenDaniel D J, Duke C B 1996 Phys. Rev. B 152 683
[25]	Gong J 2005 Ph. D. Dissertation (Hohhot:Inner Mongolia University) (in Chinese) [宫箭 2005 博士学位论文(呼和浩特:内蒙古大学)]

施引文献

[1]	Žutić I, Fabian J, Sarma S D 2004 Rev. Mod. Phys. 76 323
[2]	Guo Y, Qin J H, Chen X Y, Gu B L 2003 Chin. Phys. Lett. 20 1124
[3]	Afzalian A, Colinge J P, Flandre D 2011 Solid-State Electron 59 50
[4]	Schmidt G, Ferrand D, Molenkamp L W, Filip A T, van Wees B J 2000 Phys. Rev. B 62 R4790
[5]	Voskoboynikov A, Lin S S, Lee C P 1998 Phys. Rev. B 58 15397
[6]	Perel V I, Tarasenko S A, Yassievich I N, Ganichev S D, Bel'kov V V, Prettl W 2003 Phys. Rev. B 67 201304
[7]	Voskoboynikov A, Lin S S, Lee C P, Tretyak O 2000 J. Appl. Phys. 87 387
[8]	Koga T, Nitta J, Takayanagi H, Datta S 2002 Phys. Rev. Lett. 88 126601
[9]	Glazov M M, Alekseev P S, Odnoblyidov M A, Chistyakov V M, Tarasenko S A, Yassievich I N 2005 Phys. Rev. B 71 155313
[10]	Wan F, Jalil M B A, Tan S G 2009 J. Appl. Phys. 105 07C704
[11]	Li W, Guo Y 2006 Phys. Rev. B 73 205311
[12]	Yu L, Voskoboynikov J 2005 J. Appl. Phys. 98 023716
[13]	Gong J, Liang X X, Ban S L 2007 J. Appl. Phys. 102 073718
[14]	Peter A J 2008 Phys. Lett. A 372 5239
[15]	Radovanovic G, Isic G, Milanovic V 2008 Opt. Mater. 30 1134
[16]	Sheng J S, Chang K 2006 Phys. Rev. B 74 235315
[17]	Dresselhaus G 1995 Phys. Rev. 100 580
[18]	Collins S, Lowe D, Barker J R 1987 J. Phys. C 20 6233
[19]	Guo H, Diff K, Neofotistos G, Gunton J D 1988 Appl. Phys. Lett. 53 131
[20]	Zhang J F, Gu B Y 1991 Phys. Rev. B 43 5028
[21]	Kim J U, Lee H H 1998 J. Appl. Phys. 84 907
[22]	Ban S L, Hasbun J E, Liang X X 2000 Acta Scientiarum Naturalium Universitatis NeiMongol 31 25 (in Chinese) [班士良, Hasbun J E, 梁希侠 2000 内蒙古大学学报(自然科学版) 31 25]
[23]	Wang L G, Yang W, Chang K, Chan K S 2005 Phys. Rev. B 72 153314
[24]	BenDaniel D J, Duke C B 1996 Phys. Rev. B 152 683
[25]	Gong J 2005 Ph. D. Dissertation (Hohhot:Inner Mongolia University) (in Chinese) [宫箭 2005 博士学位论文(呼和浩特:内蒙古大学)]

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对称双势垒量子阱中自旋极化输运的时间特性

1. 内蒙古大学物理科学与技术学院, 呼和浩特 010021

基金项目:

国家自然科学基金 (批准号:10847005)和内蒙古人才开发基金资助的课题.

收稿日期: 2012-11-08

修回日期: 2012-12-13

刊出日期: 2013-04-05

摘要: 电子的隧穿时间是描述量子器件动态工作范围的重要指标. 本文考虑k3 Dresselhaus 自旋轨道耦合效应对系统哈密顿量的修正, 结合转移矩阵方法和龙格-库塔法来解含时薛定谔方程, 进而讨论了电子在非磁半导体对称双势垒结构中的透射系数及隧穿寿命等问题. 研究结果发现:由于k3 Dresselhaus 自旋轨道耦合效应使自旋简并消除, 并在时间域内得到了表达, 导致自旋向上和自旋向下电子的透射峰发生了自旋劈裂; 不同自旋取向的电子构建时间和隧穿寿命不同, 这是导致自旋极化的原因之一; 电子的自旋极化在时间上趋于稳定.

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