4、高效节能存储与计算的纳米磁与自旋电子器件：量子点接触中的自旋相关现象

高效节能存储与计算的纳米磁与自旋电子器件：量子点接触中的自旋相关现象

1. 自旋轨道耦合基础

在一些半导体材料（如InAs、GaAs等）中，由于不存在反演中心，体反演不对称会导致自旋简并在非零波矢k时被解除，即$E↑(k) ≠ E↓(k)$，这被称为Dresselhaus自旋轨道耦合（DSOC）。此外，Rashba自旋轨道耦合（RSOC）也存在，其在一维情况下，相反自旋的电子会以不同速度运动。基于RSOC和DSOC的组合，以及它们在某些晶体学方向可能相互抵消的特性，人们提出了各种基于自旋的器件。

2. 横向自旋轨道耦合（LSOC）

LSOC由三个研究小组理论预测得出。我们考虑具有平面侧栅的量子点接触（QPC）中的LSOC，其结构示意图如下：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(源极 Vs):::process --> B(量子通道):::process
    B --> C(漏极 Vd):::process
    D(侧栅 Vsg1):::process --> B
    E(侧栅 Vsg2):::process --> B

当QPC由名义上对称的量子阱制成时，可忽略沿生长轴的空间反演不对称性及相应的RSOC，同时也忽略电流方向上体反演不对称导致的DSOC，此时唯一的自旋轨道相互作用就是由隔离沟槽和侧栅偏置电压提供的QPC通道横向限制引起的LSOC。

为了理解LSOC对QPC电导的