بررسی نقش بر هم کنش های اسپین-مدار راشبا و درسلهاوس بر ترابرد اسپین در حلقه های کوانتومی
Abstract
از زمان پیشنهاد طرح ترانزیستور اثر میدانی اسپینی مبتنی بر برهم کنش اسپین-مدار راشبا در سال 1990، تاکنون تلاش های زیادی برای تزریق و آشکارسازی جریان های اسپین قطبیده در یک ماد? نیم رسانا صورت گرفته است که منجر به گسترش حوزه های مگنتوالکترونیک و اسپینترونیک گردیده است. لذا مطالع? خواص ترابرد بار و اسپین در حضور برهم کنش اسپین-مدار از اهمیت بنیادی و کاربردی زیادی برخوردار است. در این پایان نامه ضمن معرفی هامیلتونی برای حلق? متصل به دو رابط چشمه و چاهک، تاثیر شار مغناطیسی و برهم کنش های اسپین-مدار راشبا و درسل هاوس را بر ترابرد و قطبش اسپین مورد مطالعه قرار می دهیم. ابتدا تأثیر برهم کنش های اسپین-مدار در غیاب شار مغناطیسی بررسی می شود. نتیج? چنین است که برای شدت برهم کنش اسپین- مدار درسلهاوس صفر، t_d=0، با افزایش شدت برهم کنش اسپین- مدار راشبا، t_r، رسانش اسپینِ همراه تغییر جهت افزایش می یابد در حالی که رسانش اسپین بدون تغییر جهت صفر می شود. همچنین مشاهده می شود در حضور سد تونلی، از بین بردن اثر وارونگی اسپین به انرژی الکترون بستگی دارد، به این صورت که در شرایط یکسان با افزایش انرژی، سیستم می تواند به عنوان یک معکوس کنند? اسپین ایده ال برای مقادیر خاصی از برهم کنش اسپین- مدار عمل نماید. همچنین تأثیر شار مغناطیسی و برهم کنش های اسپین-مدار بر قطبش اسپین بررسی می شود و مشاهده می شود که برای مقادیر خاصی از t_r ، t_d، و ? سیستم به عنوان یک فیلتر اسپین ایده ال عمل می کند. برای مقادیر کوچک شار مغناطیسی، علت قطبش کامل اسپین مکانیزم خنثایی صفر- قطب است و هرگاه شار مغناطیسی مقادیر بزرگ تری را دارا باشد قطبش کامل اسپین به خاطر مکانیزم تداخل کاملاً ویرانگر رخ می دهد.