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我们系统地研究了在二维电子气中,具有自旋极化的入射电子在经过非Rashba区到Rashba区的单界面时由于Rashba自旋轨道耦合效应引起的电子双折射现象。
首先,我们探讨了在研究双折射过程中所遇到的边界条件以及波函数干涉项的问题,并证明了在一般情况下电子的干涉项有y方向分量,但是在垂直入射条件下,干涉项只出现在Rashba区效应区的y方向。
其次,通过与光在方解石晶体传播中的光双折射现象相比较,我们相信典型的半导体异质结中2DEG的Rashba效应足以产生可观测的电子双折射效应,并且可以用于设计和制造电子自旋分离器。随后我们还研究了双折射过程中的初始自旋态与折射率、反射率和反射自旋态之间的变化关系。在电子垂直入射的情况下,得出了有半波损失的反射波及折射波解析表达式。通常情况下,电子的折射率、反射率及反射自旋态都受到初始自旋态的决定。但是在垂直入射时,电子的总折射率和总反射率都不会受到初始电子自旋态的影响并且可以得到一个解析表达式,同时还证明了垂直入射的电子自旋在Rashba区输运过程中是螺旋式前进的,并且还发现沿垂直于电子传播方向有诱导电流的产生。
最后,我们还研究了电子在弹道输运条件下的自旋依赖电导和自旋极化并分析了获得较高自旋极化要以牺牲电导为代价。