载流子掺杂对钛酸铕(EuTiO_3)电子结构和磁结构的影响研究

利用第一性原理计算方法,研究了载流子掺杂的EuTiO_3的电子结构和磁结构.研究结果表明电子掺杂会导致EuTiO_3由G类反铁磁体转变为巡游铁磁体。其主要原因是来自费米面附近Ti 3d态的负自旋极化率和O 2p轨道调制驱动的Eu离子磁矩铁磁交换作用的增强;空穴掺杂的EuTiO_3表现出半金属性质,Eu 4f轨道较强的交换劈裂能是其半金属存在的原因.     

双磁势垒结构中电子自旋极化输运

利用散射矩阵方法研究了双磁势垒结构中二维电子气的自旋极化输运性质.结果表明:电子的自旋极化输运性质与磁场构型、入射电子的能量、入射电子的波矢和外加偏置电压有关.在双磁势垒的磁场结构中只有两磁势垒不对称时,自旋向上和自旋向下的电子的传输概率才发生分离,电子隧穿不对称双磁势垒结构表现出自旋过滤效应.     

自旋场效应晶体管中极化输运特性研究

自旋极化电流从铁磁金属注入到半导体的主要障碍是铁磁体和半导体电导率的不匹配。但最近研究结果表明可以通过运用适当的方法来克服这个困难。我们基于自旋场效应晶体管的模型及Landauer-Buttiker公式,求得电子通过半导体异质结的电导,得出了自旋电子器件中极化电荷的输运特性。     

反铁磁半金属GdSb中极大磁电阻效应研究

具有极大磁电阻的半金属材料因其可能具有非寻常的拓扑电子结构、电输运特性,可为高能物理相关的狄拉克费米子、外尔费米子以及马约拉纳费米子的研究提供崭新的舞台,受到了广泛关注.本文通过助溶剂法合成高质量的GdSb单晶并系统地研究其结构、磁性、电输运等性质,发现该材料具有NaCl型晶体结构(空间群Fm-3m),并且在23.4 K附近经历反铁磁相变.电输运结果表明GdSb具有金属导电性,自旋无序效应可导致磁相变温度附近的电阻出现异常.更吸引人的是,样品在磁场(H=9 T)作用下,低温(2 K)电阻将出现平台,展示出极大的磁电阻效应(MR=12 100%).通过霍尔效应及第一性原理计算,发现GdSb是多带及补偿型半金属,其中电子与空穴的数目相当.电子-空穴补偿及较大的载流子迁移率是极大磁电阻的来源.     

磁量子结构中电子自旋极化输运性质的研究

研究了双磁垒量子结构中,磁场强度和偏压大小对电子自旋极化输运的影响。结果表明:零偏压下,电子在反平行等强磁垒结构中输运不会产生自旋极化;电子传输的阈值能量随磁场强度或偏置电压的增大而增大;在一定的磁场强度和偏压大小下,比较由半导体InAs和GaAs两类材料构成的量子结构中电子输运自旋极化度,发现它们的电子输运自旋极化度都随入射能量的增大而呈振荡衰减趋势,朗德有效因子高的InAs材料比GaAs的自旋极化度高出一个数量级。     

反对称磁垒纳米结构中的电子自旋极化效应

提出了一种反对称磁垒纳米结构,并研究了其电子自旋输运的性质.结果表明,当考虑电子自旋与非均匀磁场的相互作用时,这种磁垒纳米结构具有很强的电子自旋极化效应.而且,电子的自旋极化度与系统的结构参数密切相关,因此通过调整磁条可以调控系统中自旋极化电子的行为.     

Andreev反射对量子输运性质的影响

研究了Andreev反射和交叉Andreev反射的物理过程,分析Andreev反射和电子的正常反射在物理图象上的区别,讨论这两种过程对量子输运性质的影响,并得出了铁磁金属-非磁半导体-超导体结构中自旋相关电流的具体产生过程及其他结论.     

磁双势垒中二维电子气的自旋极化输运

采用了平面波近似数值方法解非均匀磁场中电子的薛定谔方程,运用了散射矩阵方法,研究了电子通过磁双势垒的输运性质,计算了磁双势结构的传输概率及相应的电子传输概率的自旋极化度.     

反对称磁垒纳米结构中的电子自旋极化效应

提出了一种反对称磁垒纳米结构,并研究了其电子自旋输运的性质。结果表明,当考虑电子自旋与非均匀磁场的相互作用时,这种磁垒纳米结构具有很强的电子自旋极化效应。而且,电子的自旋极化度与系统的结构参数密切相关,因此通过调整磁条可以调控系统中自旋极化电子的行为。     

基于InAs/GaAs异质结的δ掺杂磁半导体纳米结构的电子自旋输运

本文研究了基于InAs/GaAs异质结的δ掺杂磁纳米结构的电子自旋输运性质。计算了透射系数、电导和自旋极化。主要分析和讨论了δ掺杂的权重和位置对电子自旋极化输运的影响。结果表明,δ掺杂权重的增加可以显著抑制电子的透射系数和电导。通过改变δ掺杂的权重和位置可以实现较大程度的自旋极化。研究结果将有助于理解δ掺杂磁纳米结构中的实验现象和设计δ掺杂可调制自旋电子器件。     

铝或磷原子掺杂下锯齿型硅烯纳米带的自旋热电效应

基于密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了铝或磷原子掺杂对锯齿型硅烯纳米带输运特性和自旋热电效应的影响.发现通过改变铝或磷原子掺杂位置,其费米面处的自旋极化率可以达到100%或-100%,同时其自旋向上(对于-100%)和自旋向下(对于100%)对于塞贝克效应也得到明显加强.甚至在特殊的掺杂位置和电子能量时,其自旋塞贝克系数可以远大于相应的电荷塞贝克系数.表明用铝或磷掺杂后的锯齿型硅烯纳米带可以用作制备理想的热自旋器件.     

氧化物La2-yBayCuO4的电子结构研究

利用Xα方法研究了氧化物La2-yBayCuO4的电子结构．研究结果显示,Ba掺杂对氧化物La2-yBayCuO4的电子态密度分布和能带结构有重要影响：（1）掺杂使由原来导电类型相反的两个基元组成的反铁磁绝缘体La2-yBayCuO4,变成了由导电类型相同的两个基元组成的超导体La2-yBayCuO4（2）掺杂使能带显著展宽,使电子态密度在Fermi面附近显著增大,并且d电子的贡献成为主要成分,而S电子的贡献却很小．说明高温超导主要是d波配对机制,S波配对是次要的,自旋涨落交换耦合可能是产生d波配对的主要原因．（3）Ba掺杂使Ba的电负性增强,O的电负性减弱,使La—O层、Cu—O层中的离子键、共价键特征演变成金属键特征,且使原团簇La8CuO6中Cu—O层由原来的接受电子特征变成提供电子的特征．     

SrTcO3晶体结构和电子结构的第一性原理研究

利用基于密度泛函的第一性原理计算方法,对钙钛矿型氧化物SrTcO3的基态晶体结构、电子结构、磁性质和尼尔温度进行计算.计算结果表明:SrTcO3的基态空间群是Pnma,晶体中氧八面体中心离子Tc在三维方向上都呈自旋反平行排列,是G类反铁磁绝缘体.Tct2g-Op强烈的轨道杂化和Tc4d电子的巡游特性共同作用,导致SrTcO3具有948K的高尼尔温度.     

一维晶格模型的铁磁隧道结特性

对一维晶格模型的铁磁/绝缘体/铁磁（FM/I/FM）隧道结中的平衡自旋流（ESC）进行了理论研究.利用非平衡格林函数,得到了ESC的严格表达式.分析得出,ESC起源于铁磁磁化的交换耦合,对电子器件的制造起着重要的指导作用.     

正多边形量子环链自旋输运性质研究

研究了考虑Rashba自旋轨道耦合的任意正多边形量子环链的自旋输运性质.当不考虑Rashba自旋轨道耦合时,量子环链中电子的透射电导不发生自旋极化和翻转;当考虑Rashba自旋轨道耦合时,Rashba自旋轨道耦合可以控制量子环链中电导的极化.点连接的量子环链透射电导存在奇偶震荡现象,线连接的量子环链透射电导的极小值不随链长度变化.     

HoBi的多重磁相变及磁输运研究

通过自助溶剂法制备HoBi单晶样品,详细研究其磁性、磁输运性质,发现该材料具有复杂的磁化行为和极大的磁电阻.和一般的半金属不同的是:HoBi的磁电阻在磁相变过程中偏离二次方关系,表明磁有序相影响磁电阻的形成.此外,还发现载流子补偿及超高的迁移率是极大磁电阻产生的原因.     

单晶Ta_(1-x)Fe_xTe_2的微结构及其电磁性质

利用化学气相输运法(CVT)合成了Fe掺杂的Ta_(1-x)Fe_xTe_2(x=0.15,0.17,0.20)系列单晶样品,通过扫描电子显微镜(SEM)和X衍射技术测量表明,Fe离子掺杂在Ta位.Fe的掺杂使得体系的载流子浓度增加,电子导电性增强,电阻率不断减少.并且随着铁含量的逐渐增加,磁性关联逐步增强,并出现变磁,甚至出现铁磁关联.     

复合磁垒纳米结构中的量子输运

提出了复合磁垒的概念并研究了复合磁垒纳米结构中电子的隧穿输运性质.对照相应的非复合磁垒结构,这种磁纳米结构大大增强了电子的波矢滤波特性.当考虑电子的自旋与非均匀磁场的相互作用,这种磁垒纳米结构具有很强的电子自旋极化效应.     

复合磁垒纳米结构中的量子输运

提出了复合磁垒的概念并研究了复合磁垒纳米结构中电子的隧穿输运性质.对照相应的非复合磁垒结构, 这种磁纳米结构大大增强了电子的波矢滤波特性.当考虑电子的自旋与非均匀磁场的相互作用,这种磁垒纳米结构具有很强的电子自旋极化效应.     

非磁性掺杂下石墨烯纳米带的自旋输运

基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了边界掺杂下锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)中的自旋输运性质,结果显示:在ZGNRs边缘,利用单个铝(Al)或磷(P)原子替换碳原子后,ZGNRs中的电子输运呈现强烈的自旋效应.特别地,在Al掺杂的偶数个原子宽度的ZGNRs中,上自旋电流随着电压单调增长,而下自旋电流在1伏偏压左右出现明显的负微分电阻效应(NDR).其主要原因是替换边缘C原子的Al(P)原子为施主(受主)杂质,一方面使透射谱或电导发生自旋极化,另一方面在透射谱上杂质态在费米能之上(下)引入了一个透射谷.