上世紀(jì)80年代固態(tài)器件中與電子自旋相關(guān)的電子輸運現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn),自此一門新的學(xué)科“自旋電子學(xué)”開始興起。近年來,隨著技術(shù)的發(fā)展,具有體積小、速度快、功耗低等優(yōu)勢的自旋電子器件愈發(fā)受到青睞,有望成為基于電荷的傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的替代品。自旋軌道耦合是自旋電子學(xué)研究中的一個重要物理量,它將電子的自旋自由度與其運動緊密地關(guān)聯(lián)到了一起,這種關(guān)聯(lián)提供了一種全電學(xué)的方式控制自旋,也越來越受到人們的廣泛關(guān)注。而在電子波的輸運問題中,無序效應(yīng)具有重要意義,無序如何影響波的傳播特性一直是凝聚態(tài)物理中長盛不衰的研究焦點之一。尤其是在雜質(zhì)間多重散射起主要貢獻時,復(fù)雜的量子干涉效應(yīng)往往會引起許多有趣的物理現(xiàn)象。因此,關(guān)于無序?qū)ψ孕壍礼詈舷到y(tǒng)的影響的研究是十分有必要的,將為新型自旋電子器件的相關(guān)實驗和應(yīng)用提供重要的理論依據(jù)。本博士學(xué)位論文包括如下五章。在第一章中,我們簡要介紹了自旋軌道耦合系統(tǒng)的哈密頓量模型、真實材料中的實現(xiàn)和調(diào)控以及這類系統(tǒng)中的無序相關(guān)研究。大量關(guān)于無序?qū)?zhǔn)粒子態(tài)密度的影響的研究表明,在能帶帶尾部分體系進入強散射區(qū),雜質(zhì)間的多重散射起到主要作用,使得系統(tǒng)產(chǎn)生了隨能量呈指數(shù)型衰減的Urbach帶尾,而... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｓｉ〇２場效應(yīng)管示意圖

?第一章緒論?????１??．ｉ?ｖｉ???丄，＋?震丄：。一??Ｅ＇?ｍＭｔｍｋ＂＇７＇?＇???．一．?？］???ｔｔ＋?—?一?一?－?－?；?ｇ｜?￣｜??Ｚ??ｐ—Ｓｉ??圖１．１?Ｓｉ〇２場效應(yīng)管示意圖。??Ｇａｉ－ｘＡｌｘＡｓ?Ｉ?ＧａＡｓ??Ｉ??ＣＯＮＤＵＣＴＩＯＮ?????ＢＡＮＤ?Ａ，產(chǎn)?ＣＯＮＤＵＣＴＩＯＮ?ＢＡＮＤ??ｒ?ＶＡＬＥＮＣＥ?ＢＡＮＤ??１—？?ｚ??ｉ??圖１．２?ＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)界面附近的能帶結(jié)構(gòu)示意。??這一系統(tǒng)中的二維電子氣中的電子具有很高的遷移率（１０４＾１０６ｃｍ２／Ｖ＿ｓ）以??及很長的彈性散射平均自由程（１〇２?？〗〇４ｎｍ）。??電子除了可以被限制在兩種材料形成的界面附近外，也可以被限制在材料??的表面。例如，自由電子會漂浮在液氦的表面，并且可以自由地沿表面移動，一??些早期的關(guān)于二維電子氣的研究工作就是使用此系統(tǒng)完成的［３１］。除了液氦外，??許多固體的表面也存在表面電子態(tài)，如拓撲絕緣體。??近年來，越來越多的超薄材料被制備，如石墨息二硫化鉬等，這些材料中??的電子被限制在極端空間內(nèi)。石墨烯中的二維電子可以通過化學(xué)摻雜等手段調(diào)??整為二維電子氣，由于石墨烯的用途廣泛，這也成為了當(dāng)下的一個研究主題［３２］。??下面我們將介紹在晶體二維電子氣系統(tǒng)中的兩類重要相互作用，分別是對??應(yīng)于空間反演對稱性破壞的自旋軌道耦合相互作用以及對應(yīng)于時間反演對稱性??破壞的鐵磁交換相互作用。??１．１．２自旋軌道耦合相互作用??自旋軌道耦合描述的是粒子的自旋和它的軌道運動產(chǎn)生的相互作用

?第一章緒論???Ｄｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ?Ｒａｓｈｂａ??泰－菅泰??感．舞暴??圖１．３?Ｒａｓｈｂａ自旋軌道耦合和線性Ｄｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ自旋軌道耦合相互作用不同區(qū)域?qū)?yīng)的自??旋紋理（綠色箭頭）示意圖。中間是自旋軌道耦合對應(yīng)的能帶結(jié)構(gòu)。??表１．１常見的二維Ｒａｓｈｂａ自旋軌道稱合電子氣材料。ｏｃｒ稱合強度；Ｅｒ稱合能；Ｉｃｋ波矢??劈裂??材料?ｃｘＲ（ｅＶＡ）?ｋＲ（Ａ－１?ＥＲ（ｍｅＶ）參考文獻??ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ?異質(zhì)結(jié)一＿?０．０７?０．０２８?＜?［５５］??ＬａＡ１０３／ＳｒＴｉ０３?界面?＇０．３?￣?０．０８?￣?１２?［４４４６］??ＢｉＴｅｌ?體態(tài)?５．３?０．０５５?１５０?［４７，４９］??ＢｉＴｅＣｌ?表面態(tài)?１．７８?０．０５?５０?［４９，５０］??Ａｕ（ｌｌｌ）表面態(tài)?０．３３?０．０１２?２．１?［５６，５７］??自旋軌道耦合電子氣材料以及它們所對應(yīng)的自旋軌道耦合參數(shù)。許多系統(tǒng)中的??自旋軌道耦合強度以及費米能位置都可以獨立調(diào)控。下面我們講介紹幾種可調(diào)??控自旋軌道耦合強度的材料。??１．１．３．１復(fù)合鈣鈦礦氧化物界面??在復(fù)合鈣鈦礦氧化物ＬａＡ１０３／ＳｒＴｉ０３的界面處，由于界面上下的空間反演??對稱被破壞使得系統(tǒng)具有Ｒａｓｈｂａ型自旋軌道耦合相互作用，并且耦合強度被證??明可以通過電場來調(diào)控。輸運實驗和原子力顯微鏡發(fā)現(xiàn)，使用適當(dāng)條件生長的??ＬａＡ１０３／ＳｒＴｉ０３異質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在被限制在距離界面幾個納米范圍點的電子氣。由??于這種結(jié)構(gòu)破壞了空間反演對稱性，又導(dǎo)致被限制在界面附近的電子氣在垂直界??面方向受到了強電場影響。


本文編號：3264424