| 中文摘要 | 第1-8页 |
| 英文摘要 | 第8-17页 |
| 第一章 半导体自旋电子学介绍 | 第17-48页 |
| ·引言 | 第17-18页 |
| ·自旋电子学器件设计 | 第18-21页 |
| ·Datta-Das晶体管 | 第19-20页 |
| ·无磁自旋晶体管 | 第20-21页 |
| ·量子逻辑门器件 | 第21页 |
| ·自旋极化的产生 | 第21-28页 |
| ·光学取向 | 第22-24页 |
| ·电学注入 | 第24-25页 |
| ·自旋霍尔效应 | 第25-28页 |
| ·自旋极化的探测 | 第28-32页 |
| ·光学测量 | 第28-29页 |
| ·电学测量 | 第29-32页 |
| ·自旋弛豫过程与自旋扩散/输运 | 第32-39页 |
| ·最近的实验进展 | 第33-37页 |
| ·理论进展 | 第37-39页 |
| ·THz场对自旋的影响 | 第39页 |
| ·量子点系统 | 第39-48页 |
| ·量子点中自旋弛豫:实验测量 | 第41-45页 |
| ·量子点中自旋弛豫:理论进展 | 第45-48页 |
| 第二章 能带结构和有效哈密顿量 | 第48-70页 |
| ·k·p方法 | 第49-50页 |
| ·Kane模型 | 第50-53页 |
| ·包络函数近似:对外场的处理 | 第53-55页 |
| ·体材料中的自旋轨道耦合相互作用 | 第55-63页 |
| ·Dresselhaus内禀自旋轨道耦合 | 第57-58页 |
| ·Bychkov-Rashba内禀自旋轨道耦合 | 第58-59页 |
| ·Elliott-Yafet自旋轨道耦合 | 第59-62页 |
| ·有效质量近似下的哈密顿量 | 第62-63页 |
| ·异质结结构和量子阱 | 第63-70页 |
| ·不对称量子阱 | 第63-65页 |
| ·对称量子阱 | 第65-67页 |
| ·量子阱系统的有效哈密顿量 | 第67-70页 |
| 第三章 自旋弛豫和自旋去相位 | 第70-102页 |
| ·两能级系统中的自旋弛豫 | 第70-77页 |
| ·微扰处理 | 第71-74页 |
| ·运动方程处理 | 第74-77页 |
| ·系综的自旋弛豫 | 第77-92页 |
| ·Elliott-Yafet弛豫机制 | 第79-82页 |
| ·D’yakonov-Perel’弛豫机制 | 第82-88页 |
| ·Bir-Aronov-Pikus弛豫机制 | 第88-89页 |
| ·超精细相互作用导致的自旋弛豫 | 第89-90页 |
| ·非均匀扩展引起的自旋弛豫/去相位 | 第90-91页 |
| ·小结 | 第91-92页 |
| ·动力学自旋Bloch方程 | 第92-102页 |
| ·四自旋子带模型 | 第94-96页 |
| ·自旋守恒散射下非均匀扩展导致的自旋弛豫/去相位 | 第96-97页 |
| ·n型材料中的动力学自旋Bloch方程 | 第97-98页 |
| ·空间输运中的非均匀扩展及动力学自旋Bloch方程 | 第98-100页 |
| ·讨论 | 第100-102页 |
| 第四章 GaAs量子点中的电子自旋弛豫 | 第102-117页 |
| ·理论模型 | 第102-108页 |
| ·哈密顿量 | 第102-104页 |
| ·电子本征波函数和本征能量 | 第104-107页 |
| ·自旋态之间的跃迁几率和自旋弛豫时间 | 第107-108页 |
| ·结果 | 第108-115页 |
| ·T=4K时和以前微扰的结果比较 | 第108-111页 |
| ·T=4K时直径为d=20nm量子点中的自旋弛豫时间 | 第111-112页 |
| ·磁场依赖关系 | 第112-114页 |
| ·温度依赖关系 | 第114页 |
| ·量子阱的阱宽依赖关系 | 第114-115页 |
| ·小结 | 第115-117页 |
| 第五章 强THz场对两维电子气的影响 | 第117-126页 |
| ·论模型 | 第117-122页 |
| ·THz场作用下的本征态 | 第117-119页 |
| ·自旋空间的表示:Collinear表象和Helix表象 | 第119-120页 |
| ·态密度和自旋极化密度 | 第120-122页 |
| ·结果 | 第122-125页 |
| ·准能量 | 第122-124页 |
| ·态密度和自旋极化密度 | 第124页 |
| ·平均磁矩 | 第124-125页 |
| ·结论 | 第125-126页 |
| 第六章 一维和两维系统的自旋弛豫和自旋去相位 | 第126-140页 |
| ·受限体系动力学自旋Bloch方程 | 第126-130页 |
| ·基空间的选取 | 第127-128页 |
| ·动力学自旋Bloch方程 | 第128-130页 |
| ·量子阱系统 | 第130-137页 |
| ·Collinear表象和Helix表象 | 第132页 |
| ·Collinear统计和Helix统计 | 第132-134页 |
| ·空间均匀时的非均匀扩展 | 第134-137页 |
| ·量子线系统 | 第137-139页 |
| ·空间均匀时的非均匀扩展 | 第138-139页 |
| ·小结 | 第139-140页 |
| 第七章 量子线系统中自旋弛豫和自旋调控 | 第140-145页 |
| ·模型 | 第140-142页 |
| ·结果 | 第142-145页 |
| 第八章 等强度Dresselhaus项和Rashba项的GaAs量子阱中自旋弛豫 | 第145-154页 |
| ·理论模型 | 第145-147页 |
| ·计算结果 | 第147-152页 |
| ·数值处理方法 | 第147-148页 |
| ·两种统计下自旋极化的时间演化 | 第148-150页 |
| ·两种统计下(110)方向自旋弛豫时间的比较 | 第150-151页 |
| ·Collinear统计下考虑了库仑散射的(110)方向自旋弛豫时间 | 第151-152页 |
| ·结论 | 第152-154页 |
| 第九章 n-型GaAs量子阱中的自旋扩散/输运 | 第154-169页 |
| ·理论模型 | 第154-158页 |
| ·输运中的非均匀扩展 | 第156-157页 |
| ·空间注入/扩散长度L_d,L_p和L_p~* | 第157-158页 |
| ·计算结果 | 第158-169页 |
| ·动量分辨的自旋极化的瞬时的空间演化 | 第159-161页 |
| ·散射对扩散的作用 | 第161-163页 |
| ·自旋扩散的温度依赖关系 | 第163页 |
| ·自旋扩散的阱宽依赖关系 | 第163-164页 |
| ·自旋扩散的磁场依赖关系 | 第164-169页 |
| 第十章 GaAs量子阱中自旋输运中的各向异性 | 第169-177页 |
| ·理论模型 | 第169-172页 |
| ·自旋轨道耦合 | 第169-170页 |
| ·动力学自旋Bloch方程 | 第170-172页 |
| ·计算结果 | 第172-177页 |
| ·α=β时自旋扩散/注入方向以及自旋极化方向的依赖关系 | 第172-174页 |
| ·温度和电子浓度的依赖关系 | 第174-175页 |
| ·门电压的影响 | 第175-177页 |
| 第十一章 动力学方法研究由偏转散射导致的外禀自旋霍尔效应 | 第177-187页 |
| ·EY自旋轨道耦合 | 第177-180页 |
| ·偏转散射 | 第178-179页 |
| ·偏转散射项表达式 | 第179-180页 |
| ·自旋流 | 第180-182页 |
| ·反常位置算符和反常速度算符 | 第180-181页 |
| ·自旋流的定义 | 第181-182页 |
| ·动力学自旋Bloch方程 | 第182-184页 |
| ·稳态时线性项自旋轨道耦合给出的外禀自旋流为零 | 第182-183页 |
| ·自旋流转化为自旋极化 | 第183-184页 |
| ·计算结果 | 第184-187页 |
| 第十二章 总结 | 第187-191页 |
| 附录A Lowdin Partitioning方法 | 第191-193页 |
| 附录B 动力学自旋Bloch方程的推导 | 第193-198页 |
| 附录C Helix表象下的量子阱系统中电子的动力学自旋Bloch方程 | 第198-199页 |
| 附录D 2DEG中Collinear统计下库仑散射的数值处理 | 第199-204页 |
| D.1 优化前的数值处理 | 第200-202页 |
| D.2 优化后的数值处理 | 第202-204页 |
| 附录E 动力学自旋Bloch方程输运部分的数值处理 | 第204-205页 |
| 参考文献 | 第205-221页 |
| 硕博连读期间发表的论文 | 第221-223页 |
| 致谢 | 第223页 |
