5、全电自旋阀的潜在应用与特性研究

全电自旋阀的潜在应用与特性研究

1. 自旋纹理与电导异常

在特定结构中，不同的扫描电压（Vsweep）会产生不同的自旋纹理。以对应长度 l2 = 28 nm 的情况为例，当 Vsweep 低于 0 mV 时，量子点接触（QPC）中心部分及其周围存在自旋霍尔纹理，相反极性的自旋会在相对的壁上积累。当 Vsweep 在 0 到 210 mV 之间时，自旋纹理的特征是在 QPC 中心有一个明显的峰。这一区域对应着略低于 0.7 G0 的异常电导平台，直到达到第一个整数台阶。超过该台阶（Vsweep = 240 mV），自旋纹理又会切换回自旋霍尔纹理。

这些电导异常与 QPC 最窄部分的多种自旋纹理有关，可能是自旋霍尔操作模式，或者是随着纵横比增加，从泄漏单量子比特态发展为泄漏单重态，再发展为泄漏自旋密度波。这表明许多实验小组报告的电导异常，很可能是由于 QPC 势能分布中的小空间不对称引发的强自旋失衡导致的复杂自旋纹理的特征。

2. 高温下自旋极化电流的产生前景

一些具有高本征自旋 - 轨道耦合（SOC）的材料，如 InAs，虽然其自旋轨道耦合较强，但自旋相干长度较短。在 4.2 K 时约为 1 微米，在环境温度下则降至几十纳米，这使得它不适合制造在室温下工作的实用器件。

通过非平衡格林函数（NEGF）模拟发现，强的线性自旋 - 轨道耦合（LSOC）并非产生强自旋极化的必要条件。即使是本征 SOC 较弱的材料，如 GaAs，只要电子 - 电子相互作用足够强，也能通过纯电学手段产生自旋极化电流。GaAs 在环境温度下具有几十微米的长自旋相干长度，并且可以生长出电子浓度非常低的样品，以确保强的电子 - 电子相互作用。此外，GaAs 是主流材料，具