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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

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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

Time of spin-polarized tunneling through a symmetric double-barrier quantum well structure

Wang Rui-Qin, Gong Jian, Wu Jian-Ying, Chen Jun
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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.
    Tunneling time is an important factor to describe quantum electronic device. In this paper, the dynamic problem of spin-dependent tunneling is investigated by solving the time-dependent Schrödinger equation. The transmission coefficient and tunneling lifetime are discussed by use of mixing transfer-matrix and Runge-Kutta method. The k3 Dresselhaus term is considered to correct the effective Hamiltonian of the system in our calculation. The results show that the transmission peak of the electrons with different spin orientations split obviously. The building time and the tunneling lifetime through the double-barrier structure of AlxGa1-xSb material are different for the spin-down electron and spin-up electron. These time-dependent properties depend on the electronic spin orientation. It can be considered as one of reasons for spin polarization to appear. Additionally, the steady spin-polarization emerges in the well due to the k3 Dresselhaus spin-orbit coupling.
    • 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.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 1084705) and the Inner Mongolia Talent Developing Foundation, China.
    [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)]

  • [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)]

  • [1] 李春雷, 郑军, 王小明, 徐燕. 光场辐照下稀磁半导体/半导体超晶格中自旋电子输运特性研究. 物理学报, 2023, 72(22): 227201. doi: 10.7498/aps.72.20230935
    [2] 王宗, 侯兴元, 潘伯津, 谷亚东, 张孟迪, 张凡, 陈根富, 任治安, 单磊. Re3W的点接触安德烈夫反射谱研究. 物理学报, 2019, 68(1): 017402. doi: 10.7498/aps.68.20181996
    [3] 于晓洋, 冯红磊, 辜刚旭, 刘永河, 李治林, 徐同帅, 李永庆. 层状铁磁体Fe0.26TaS2的Andreev反射谱. 物理学报, 2019, 68(24): 247201. doi: 10.7498/aps.68.20191221
    [4] 王露, 叶鸣, 赵小龙, 贺永宁. 基于微波透射法的金属薄膜方块电阻测量理论及其应用. 物理学报, 2017, 66(20): 208801. doi: 10.7498/aps.66.208801
    [5] 刘俊, 张天恩, 张伟, 雷龙海, 薛晨阳, 张文栋, 唐军. 平面环形谐振腔微光学陀螺结构设计与优化. 物理学报, 2015, 64(10): 107802. doi: 10.7498/aps.64.107802
    [6] 姜丽娜, 张玉滨, 董顺乐. 有机自旋器件磁性渗透层中双极化子对自旋极化输运的影响. 物理学报, 2015, 64(14): 147104. doi: 10.7498/aps.64.147104
    [7] 黄耀清, 郝成红, 郑继明, 任兆玉. 硅团簇自旋电子器件的理论研究. 物理学报, 2013, 62(8): 083601. doi: 10.7498/aps.62.083601
    [8] 李林茜, 石雁祥, 王飞, 魏兵. 弱电离尘埃等离子体层反射与透射的SO-FDTD方法分析. 物理学报, 2012, 61(12): 125201. doi: 10.7498/aps.61.125201
    [9] 安兴涛, 穆惠英, 咸立芬, 刘建军. 量子点双链中电子自旋极化输运性质. 物理学报, 2012, 61(15): 157201. doi: 10.7498/aps.61.157201
    [10] 乔建良, 常本康, 钱芸生, 王晓晖, 李飙, 徐源. GaN真空面电子源光电发射机理研究. 物理学报, 2011, 60(12): 127901. doi: 10.7498/aps.60.127901
    [11] 王辉, 胡贵超, 任俊峰. 扰动对有机磁体器件自旋极化输运特性的影响. 物理学报, 2011, 60(12): 127201. doi: 10.7498/aps.60.127201
    [12] 徐慧, 崔麦玲, 马松山. 含有格点势的一维Fibonacci链热传导性质的研究. 物理学报, 2010, 59(10): 7266-7270. doi: 10.7498/aps.59.7266
    [13] 何志刚, 程兴华, 龚敏, 蔡娟露, 石瑞英. 影响磁性pn结自旋极化输运特性的因素. 物理学报, 2010, 59(9): 6521-6526. doi: 10.7498/aps.59.6521
    [14] 肖贤波, 李小毛, 陈宇光. 含stubs量子波导系统的电子自旋极化输运性质. 物理学报, 2009, 58(11): 7909-7913. doi: 10.7498/aps.58.7909
    [15] 姚建明, 杨翀. AB效应对自旋多端输运的影响. 物理学报, 2009, 58(5): 3390-3396. doi: 10.7498/aps.58.3390
    [16] 郑小宏, 戴振翔, 王贤龙, 曾雉. B与N掺杂对单层石墨纳米带自旋极化输运的影响. 物理学报, 2009, 58(13): 259-S265. doi: 10.7498/aps.58.259
    [17] 董正超. 磁性半导体/磁性d波超导结中的自旋极化输运. 物理学报, 2008, 57(9): 5937-5943. doi: 10.7498/aps.57.5937
    [18] 肖贤波, 李小毛, 周光辉. 电磁波辐照下量子线的电子自旋极化输运性质. 物理学报, 2007, 56(3): 1649-1654. doi: 10.7498/aps.56.1649
    [19] 曾 晖, 胡慧芳, 韦建卫, 谢 芳, 彭 平. 含有五边形—七边形缺陷的单壁纳米碳管的输运性质研究. 物理学报, 2006, 55(9): 4822-4827. doi: 10.7498/aps.55.4822
    [20] 王洪梅, 张亚非. Airy传递矩阵法与偏压下多势垒结构的准束缚能级. 物理学报, 2005, 54(5): 2226-2232. doi: 10.7498/aps.54.2226
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-11-08
  • 修回日期:  2012-12-13
  • 刊出日期:  2013-04-05

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