Tailoring semiconductor spintronics devices: Tools for the creation and control of spins in two-dimensional electron gases

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Schriftenreihe der Universität Regensburg:	Dissertationsreihe der Fakultät für Physik der Universität Regensburg
Band:	12
Datum:	2 Juni 2010
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Klaus Richter und Prof. Dr. Milena Grifoni
Tag der Prüfung:	3 Februar 2010
Institutionen:	Physik > Institut für Theoretische Physik > Lehrstuhl Professor Richter > Arbeitsgruppe Klaus Richter
Stichwörter / Keywords:	Quantum transport, Semiconductor spintronics, Spin-orbit interaction
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	14048

Zusammenfassung (Englisch)

In recent years the research field of semiconductor spintronics has attracted considerable attention. This interest was fueled by the prospect of spin-based devices, which could possess enhanced functionalities compared to conventional charge-based microelectronics. However, in order to realize the building blocks for semiconductor spintronics devices a number of fundamental obstacles have to be ...

Zusammenfassung (Englisch)

In recent years the research field of semiconductor spintronics has attracted considerable attention. This interest was fueled by the prospect of spin-based devices, which could possess enhanced functionalities compared to conventional charge-based microelectronics. However, in order to realize the building blocks for semiconductor spintronics devices a number of fundamental obstacles have to be overcome.

To this end, this thesis discusses several spin-related phenomena in two-dimensional electron gases, which can either be exploited as sources for spin currents/accumulations or which can be used for the efficient control of those spins. To be specific, it deals with coherent electron transport through wire geometries in the presence of spin-orbit interaction and/or magnetic fields. For the numerical calculations a powerful quantum transport code was used. The topics investigated in this thesis include spin ratchets, the phenomenon of current-induced spin accumulation and finally quantum interference spin phenomena in disordered systems.

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

Das Forschungsgebiet der Halbleiter-Spintronik hat in den vergangenen Jahren viel Aufmerksamkeit erregt. Die mögliche, verbesserte Funktionalität spinbasierter Bauteile im Vergleich zu ladungsbasierten mikroelektronischen Bauteilen hat dieses Interesse zusätzlich gefördert. Um Halbleiter-Spintronik Bauteile realisieren zu können, müssen jedoch eine Reihe von fundamentalen Hürden überwunden ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)

Das Forschungsgebiet der Halbleiter-Spintronik hat in den vergangenen Jahren viel Aufmerksamkeit erregt. Die mögliche, verbesserte Funktionalität spinbasierter Bauteile im Vergleich zu ladungsbasierten mikroelektronischen Bauteilen hat dieses Interesse zusätzlich gefördert.
Um Halbleiter-Spintronik Bauteile realisieren zu können, müssen jedoch eine Reihe von fundamentalen Hürden überwunden werden.

Zu diesem Zweck werden in dieser Dissertation verschiedene auf dem Spinfreiheitsgrad der Elektronen beruhende Effekte in zweidimensionalen Elektronengasen diskutiert. Diese Effekte können entweder zur Erzeugung von Spinströmen/Spinanhäufungen oder zur effizienten Kontrolle dieser Spins benutzt werden. Dabei wird kohärenter Elektronentransport durch Drahtgeometrien in Anwesenheit von Spin-Bahn Wechselwirkung und/oder Magnetfeldern betrachtet. Für die numerischen Rechnungen wurde ein leistungsfähiger Quantentransport-Programmcode benutzt. Im Speziellen werden in dieser Arbeit die Themen Spinratschen, strominduzierte Spinanhäufung und zu guter Letzt
Quanteninterferenzphänomene in ungeordneten Systemen betrachtet.

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