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本文首先对GaAIAs/GaAs/GaAlAs异质结构中的量子现象进行了分析,对异质结构中的波函数和色散关系进行了推导。并且从相对论力学中的定态狄拉克方程出发,通过取其非相对论极限,对二维电子气中的Rashba自旋轨道耦合进行了理论推导。
其次利用传递矩阵理论和平面波近似对Fe/GaAs/GaAlAs/GaAs/Fe结构中自旋电子遂穿几率进行计算,发现随着自旋轨道耦合强度的增加,在两铁磁体磁化方向平行向上、平行向下和反平行三种情况中自旋电子遂穿几率随势垒宽度周期性变化的相位发生明显分离。并且在自旋强度一定的情况下,三种情况下的周期性变化规律也有明显不同。
第三同样利用传递矩阵理论和平面波近似对Fe/超晶格/Fe结构中超晶格含有不同势垒的情况进行了计算,发现当只有单个势垒时由于自旋电子发生共振遂穿,自旋电子在量子输运过程中遂穿几率就出现极值,是极大还是极小是由势垒宽度与自旋电子的费米波长之间的关系决定的。当超晶格中有两个势垒时,图像中的峰值发生劈裂,这是因为相邻量子阱中的波函数发生交叠,能级间的简并解除单一共振能级发生分裂,也就是共振劈裂效应。当超晶格中势垒的个数增加时图像中峰值的分裂个数增加。
本文的主要意义在于对前人的工作进行了弥补,对一些半导体器件性能的理论预测提供了一定参考。