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磁调制半导体纳米结构中新奇量子效应及其调控
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    O49
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于凝聚态物理学。由于低维度、小尺寸和量子受限,半导体纳米结构中蕴藏许多新奇量子效应,而且这些量子效应可用于设计新型量子器件、纳米电子器件,表现出广阔的应用前景。因此,半导体纳米结构一直是凝聚态物理、材料科学、半导体器件的重要研究对象,并已成为设计、开发新型量子器件、纳米器件的重要源泉。该项目以一类重要的半导体纳米结构-磁调制半导体纳米结构(简称MMSN结构)作为研究对象,采用理论分析与数值计算相结合的方法,研究实验上已实现或可被实现的典型MMSN结构中四种新奇量子效应及其调控,提出基于这些量子效应工作的新型量子器件和纳米电子器件。该项目取得的重要成果包括: 发现实验上已实现的真实MMSN结构中电子自旋极化效应的规律,包括利用门极电压、系统偏压与外施磁场的电、磁控制(代表作1),并率先提出运用原子层掺杂技术从结构上调控电子的自旋极化行为,构建可控电子自旋过滤器(代表作2,3),得到国际同行Cerchez、Ngo、Schueler等人在Phys. Rev.B上发表文章的积极评价。 发现真实MMSN结构中电子Goos-Hänchen效应的规律,建立正确计算电子GH位移的方法,提出从空间尺度上分离自旋、实现半导体中电子自旋极化的新途径,发现利用电场、Delta-掺杂调控MMSN结构中电子GH位移及自旋极化的规律,提出可控电子自旋空间分裂器(代表作4,5,6),得到Chen等人在J.Opt.上发表综述文献的积极评价,以及Azarova等人在J.Phys.Chem.Sol.上发表论文的引用与肯定。 揭示真实MMSN结构中巨磁阻(GMR)效应的规律,发现GMR效应呈现出有趣的量子尺寸效应,提出基于MMSN结构的GMR器件(代表作7),被国际同行Yang等人、Wang等人在Phys.Rev.B、J.Appl.Phys.上发表论文的积极评价。 揭示真实MMSN结构中电子波矢过滤效应的规律,发现可利用门极电压实现波矢过滤效应的有效调控,提出可控电子动量过滤器件(代表作8),得到美国J.P.Bird教授课题组在Appl.Phys.Lett.上发表系列论文(5篇)的引用和肯定。 这些科学发现点不仅能为抽象的量子力学原理及理论提供良好的理解与验证平台、具有重要的科学意义,而且提出的四种新型纳米电子器件在自旋电子学、磁信息存储等领域中具有一定的实际应用价值。该项目先后获国家自然科学基金、广西自然科学基金的资助,并在Phys.Rev.B、Appl.Phys.Lett.等上发表高影响SCI论文52篇,其中的8篇代表作得到国内外同行团队的SCI论文他引114篇次,还培养1名省级高校学科带头人、6名硕士。
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