發(fā)布時(shí)間：2017-06-19 06:08

  本文關(guān)鍵詞：基于二維拓?fù)浣^緣體的磁開關(guān)和自旋過濾器，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：拓?fù)浣^緣體作為一種新的物質(zhì)態(tài),自發(fā)現(xiàn)以來就受到科研工作者的關(guān)注,是近幾年來凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),這主要是因?yàn)樗煌谄胀ń^緣體和金屬的奇異特性。和普通絕緣體一樣,拓?fù)浣^緣體在體內(nèi)是有能隙的絕緣態(tài),但是由于比較強(qiáng)的自旋軌道耦合作用,使得它的表面或者邊緣是無能隙的金屬態(tài)。這種無能隙的金屬態(tài)是由拓?fù)浣^緣體的體電子態(tài)的拓?fù)湫再|(zhì)決定的,同時(shí)受到時(shí)間反演對(duì)稱性的保護(hù),不易受到非磁性雜質(zhì)的影響,而且表面上的載流子可以進(jìn)行無損耗的輸運(yùn)。這些新奇的物理性質(zhì)使得拓?fù)浣^緣體在量子計(jì)算和自旋電子學(xué)等領(lǐng)域具有非常高的科研價(jià)值,因此,研究如何約束和控制拓?fù)浣^緣體的邊緣態(tài)電子有著非常重要的意義。作為電子器件中一個(gè)常見的裝置,磁雙勢(shì)壘在傳統(tǒng)的半導(dǎo)體二維電子氣、新興的石墨烯以及螺旋金屬等各種物質(zhì)中受到廣泛的研究。在本文中,我們用基于python的kwant軟件包,對(duì)具有磁雙勢(shì)壘的二維拓?fù)浣^緣體HgTe的邊緣態(tài)輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行了數(shù)值模擬,主要計(jì)算了在平行結(jié)構(gòu)和反平行結(jié)構(gòu)中,電導(dǎo)隨費(fèi)米能和外加磁場(chǎng)變化的關(guān)系以及入射電子在HgTe波導(dǎo)中的幾率密度分布。研究表明對(duì)于從導(dǎo)線的量子自旋霍爾態(tài)射入的電子,當(dāng)它的能量在導(dǎo)線體能帶的導(dǎo)帶附近時(shí),電子的輸運(yùn)性質(zhì)主要依賴于兩個(gè)磁勢(shì)壘的磁化方向。當(dāng)兩個(gè)磁勢(shì)壘的磁化方向相同時(shí),具有合適自旋方向的電子能夠完全透射；當(dāng)兩個(gè)磁勢(shì)壘的磁化方向相反時(shí),電子不能透過,受到完全的抑制,邊緣通道關(guān)閉。這個(gè)研究說明：(1)當(dāng)磁雙勢(shì)壘的磁化方向反平行時(shí),它可以作為一個(gè)磁開關(guān)。通過調(diào)節(jié)磁勢(shì)壘的磁化方向,能夠?qū)崿F(xiàn)HgTe邊緣通道的閉合;(2)當(dāng)磁雙勢(shì)壘的磁化方向平行時(shí),它可以作為一個(gè)自旋過濾器,使具有某個(gè)自旋方向的電子通過HgTe的邊緣通道。
【關(guān)鍵詞】：拓?fù)浣^緣體 邊緣態(tài)輸運(yùn) 磁雙勢(shì)壘 量子自旋霍爾態(tài) 自旋過濾器
【學(xué)位授予單位】：浙江師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O413;TM564
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 霍爾效應(yīng)和反�；魻栃�(yīng)8-9
• 1.2 量子霍爾效應(yīng)9-10
• 1.3 量子反�；魻栃�(yīng)10-11
• 1.4 量子自旋霍爾效應(yīng)11-15
• 1.4.1 自旋霍爾效應(yīng)11-12
• 1.4.2 量子自旋霍爾效應(yīng)12-13
• 1.4.3 量子自旋霍爾效應(yīng)的拓?fù)浔Ｗo(hù)13-15
• 第二章 HgTe邊緣態(tài)輸運(yùn)性質(zhì)的磁調(diào)控15-29
• 2.1 引言15-16
• 2.2 理論模型16-19
• 2.3 數(shù)值結(jié)果及討論19-25
• 2.3.1 體系能譜圖19-20
• 2.3.2 電導(dǎo)隨費(fèi)米能的變化20-23
• 2.3.3 電子幾率密度分布23-24
• 2.3.4 電導(dǎo)隨磁場(chǎng)的變化24-25
• 2.4 自旋軌道耦合和塞曼效應(yīng)的影響25-28
• 2.4.1 理論計(jì)算25-26
• 2.4.2 結(jié)果與分析26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 HgTe邊緣態(tài)的自旋過濾29-38
• 3.1 雙磁勢(shì)壘的自旋過濾29-32
• 3.2 四磁勢(shì)壘的自旋過濾32-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 第四章 全文總結(jié)38-39
• 參考文獻(xiàn)39-44
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果44-46
• 致謝46-48

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