平面磁场对Rashba超晶格自旋输运的影响与局域带隙研究

"平面磁场对Rashba超晶格中自旋输运的影响1\n张雅，翟峰\n大连理工大学物理与光电工程学院，大连(116024)\nE-mail：yazhang8511@yahoo.cn" 这篇论文探讨了平面磁场对Rashba超晶格中自旋输运的影响，作者是张雅和翟峰，来自大连理工大学物理与光电工程学院。文章指出，Rashba自旋轨道耦合是半导体中一个重要且可调控的物理现象，它与电子的自旋运动密切相关，为自旋电子学的发展提供了基础。 Rashba自旋轨道耦合是由于结构反演不对称性导致的现象，可以通过调整栅极电压来控制其强度。这种耦合产生的能带结构具有完全带隙，即能量间隔内不存在电子态。当引入一个弱平面磁场Bin时，这个磁场会改变Rashba超晶格的能带特性，创造出局域带隙，这发生在磁场方向与电子传播方向成特定角度时。 在这样的局域带隙中，电子仅能以两个相反的传播模式存在，一个向前，一个向后，且自旋极化特性显著。在足够大的超晶格中，自旋极化大小和方向会强烈依赖于磁场与电子传播方向的夹角θ。因此，通过选择合适的θ值，可以优化自旋极化效果。对于固定在塞曼劈裂能之上的费米能级，存在特定的θ区间，能够达到最佳的自旋极化。 自旋轨道耦合已经在自旋电子器件的设计中发挥了关键作用，例如自旋晶体管、自旋逻辑门和自旋过滤器。然而，仅靠自旋轨道耦合本身无法在二端口量子线体系中实现自旋极化，因为其时间反演对称性限制了这一可能性。当加入一个弱平面磁场打破时间反演对称性后，可以观察到显著的自旋极化现象。论文引用了先前的研究，其中提出了一种结合周期性Rashba自旋轨道耦合和垂直磁场的自旋过滤器设计，这种设计利用了两个不相交的超晶格能隙来实现高效的自旋分离。 这项研究揭示了平面磁场如何与Rashba自旋轨道耦合相互作用，以调控自旋输运，并为开发新型自旋电子器件提供了新的理论基础和实验思路。通过精确控制磁场角度和强度，未来有可能实现高效、可控的自旋极化效应，推动自旋电子学领域的发展。