光場(chǎng)輻照下稀磁半導(dǎo)體/半導(dǎo)體超晶格中自旋電子輸運(yùn)特性研究*

李春雷 鄭軍 王小明 徐燕

1) (首都師范大學(xué)初等教育學(xué)院,北京 100048)

2) (渤海大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,錦州 121013)

3) (中國(guó)地質(zhì)大學(xué)附屬中學(xué),北京 100083)

基于單電子有效質(zhì)量近似理論和傳遞矩陣方法,理論研究了稀磁半導(dǎo)體/半導(dǎo)體超晶格結(jié)構(gòu)中電子的自旋極化輸運(yùn)特性.主要討論了光場(chǎng)和磁場(chǎng)聯(lián)合調(diào)制對(duì)自旋極化輸運(yùn)的影響,以及不同自旋電子在該超晶格結(jié)構(gòu)中的隧穿時(shí)間.理論和數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,由于導(dǎo)帶電子與摻雜Mn 離子之間的sp-d 電子相互作用引起巨塞曼劈裂,因此在磁場(chǎng)調(diào)制下,不同自旋電子在該結(jié)構(gòu)中感受到的勢(shì)函數(shù)不同而呈現(xiàn)出自旋過濾效應(yīng),不同自旋電子的共振透射能帶的位置和寬度可以通過磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制.同時(shí)在該結(jié)構(gòu)中考慮光場(chǎng)時(shí),自旋依賴的透射譜會(huì)因?yàn)槲蘸桶l(fā)射光子而呈現(xiàn)出對(duì)光場(chǎng)的強(qiáng)度和頻率響應(yīng);最后,通過不同自旋電子的高斯波包在該結(jié)構(gòu)中隨時(shí)間的演化給出了不同自旋電子的隧穿時(shí)間.本文研究結(jié)果對(duì)研究和設(shè)計(jì)基于稀磁半導(dǎo)體/半導(dǎo)體超晶格結(jié)構(gòu)的高速量子器件具有一定的指導(dǎo)意義.

1 引言

源于自旋電子學(xué)的快速發(fā)展和自旋輸運(yùn)現(xiàn)象的潛在應(yīng)用,各種微納結(jié)構(gòu)中電子自旋極化輸運(yùn)相關(guān)研究人們關(guān)注的越來越多.科學(xué)家們發(fā)展出了多種調(diào)控微納結(jié)構(gòu)中電子輸運(yùn)特性的手段,這些手段主要包括電調(diào)制、磁調(diào)制和光調(diào)制[1–8].對(duì)于微納結(jié)構(gòu)中的電子輸運(yùn)特性的研究,選取合適的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)非常重要,基于ZnSe 或CdTe 的II-VI 族半導(dǎo)體量子結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是非常優(yōu)越的候選結(jié)構(gòu)而被廣泛關(guān)注.研究表明在包含稀磁半導(dǎo)體層的ZnSe/Zn1-xMnxSe 異質(zhì)結(jié)中,有很多新奇的現(xiàn)象產(chǎn)生[9–13].當(dāng)存在外加磁場(chǎng),不同自旋方向的電子所感受到的勢(shì)能大小不同,具體表現(xiàn): 在稀磁半導(dǎo)體層中,自旋向上電子感受到的是一個(gè)勢(shì)壘層,但是自旋向下的電子感受到的卻是一個(gè)勢(shì)阱層.產(chǎn)生這種獨(dú)特特性主要源于sp-d 交換相互作用,即磁性摻雜原子與非磁性半導(dǎo)體結(jié)合導(dǎo)致局域不成對(duì)電子自旋與電子-空穴耦合作用.Egues[2]于1998 年通過在ZnSe/Zn1-xMnxSe異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中調(diào)節(jié)外加磁場(chǎng),理論研究了其中自旋輸運(yùn)特性,揭示了這一結(jié)構(gòu)中不同自旋方向電子的極化輸運(yùn)現(xiàn)象,研究結(jié)果為實(shí)現(xiàn)自旋過濾光電器件提供了一種可能方案.隨后,Slobodskyy 等[4]在II-VI 族半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)( ZnSe/Zn1-xBexSe/Zn1-xMnxSe) 中實(shí)驗(yàn)研究了其中的電流-電壓特點(diǎn),邁出了壓控自旋過濾器的第一步.此后,科學(xué)家從理論[14,15]和實(shí)驗(yàn)[16–18]方面對(duì)稀磁半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了廣泛研究.Zhai 等[7,8,19–21]在該領(lǐng)域進(jìn)行了系列研究,重點(diǎn)包括稀磁半導(dǎo)體/非磁壘,半導(dǎo)體/稀磁半導(dǎo)體等異質(zhì)結(jié)構(gòu)中自旋輸運(yùn)特性.如今,相關(guān)結(jié)構(gòu)的研究主要集中在磁阻效應(yīng)、能帶彎曲效應(yīng)、光致發(fā)光以及零場(chǎng)自旋極化等方面.目前,稀磁半導(dǎo)體/半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)外部參數(shù)進(jìn)而控制半導(dǎo)體層內(nèi)載流子的行為,這些特性使該結(jié)構(gòu)有望被應(yīng)用于磁控和光控超晶格器件.此外,通過調(diào)整光場(chǎng)的強(qiáng)度及頻率,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)低維結(jié)構(gòu)中電子自旋輸運(yùn)的調(diào)控[22,23].調(diào)控的機(jī)制源于電子隧穿低維結(jié)構(gòu)時(shí)吸收和發(fā)射光子與光場(chǎng)相互作用.20 世紀(jì)60 年代,研究人員首次在超導(dǎo)體/絕緣體/超導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中觀測(cè)到光子輔助電子隧穿現(xiàn)象[24,25],自此光子輔助隧穿從理論[26,27]和實(shí)驗(yàn)[28,29]方面都得到了廣泛的研究.

本文理論研究了稀磁半導(dǎo)體/半導(dǎo)體組成的超晶格結(jié)構(gòu)中電子自旋輸運(yùn)特性,重點(diǎn)研究了磁場(chǎng)和光場(chǎng)對(duì)其中電子自旋輸運(yùn)的影響,同時(shí)計(jì)算了不同自旋電子隧穿通過該超晶格結(jié)構(gòu)的時(shí)間.結(jié)果發(fā)現(xiàn),磁場(chǎng)和光場(chǎng)的聯(lián)合調(diào)制對(duì)不同自旋方向的電子在該結(jié)構(gòu)中的隧穿影響有根本的區(qū)別,這些區(qū)別主要體現(xiàn)在隧穿時(shí)間和自旋極化方面.

2 理論模型

圖1 給出了稀磁半導(dǎo)體/半導(dǎo)體超晶格勢(shì)( ZnSe/Zn1-xMnxSe),其中圖1(a),(b) 分別是B為2 T 和5 T 時(shí),自旋向上和自旋向下電子對(duì)應(yīng)的超晶格結(jié)構(gòu).此外還考慮了光場(chǎng)對(duì)隧穿的影響,因此在超晶格所在的區(qū)域考慮附加光場(chǎng)為V1cos(ωt),其中V1和ω 分別表示光場(chǎng)的強(qiáng)度與光子頻率.這里忽略了電子的各種散射因素,且認(rèn)為超晶格的生長(zhǎng)方向(z方向)受限比垂直生長(zhǎng)方向(x-y方向)受限強(qiáng)得多,因此電子在z方向的運(yùn)動(dòng)可以與x-y方向的運(yùn)動(dòng)解耦.這種情況下,x-y平面內(nèi)電子的能級(jí)量子化為朗道能級(jí)En=(n+1/2)?ωc,其中n=0,1,2,···,ωc=eB/m*,m*是電子 的有效質(zhì)量,B是加在超晶格上的均勻磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度.這里選擇朗道規(guī)范,磁矢勢(shì)A=(0,Bx,0) .在有效質(zhì)量近似下,該超晶格結(jié)構(gòu)中z方向單電子的哈密頓量表示為

圖1 光場(chǎng) V1cos(ωt) 輻照下自旋相關(guān)ZnSe/Zn1-xMnxSe超晶格勢(shì)(a) B=5 T;(b) B=2 TFig.1.Spin-dependent potential profiles of the ZnSe/Zn1-xMnxSe superlattice under a light field V1cos(ωt) :(a) B=5 T;(b) B=2 T.

其中,V(z) 是零磁場(chǎng)時(shí) Zn1-xMnxSe/ZnSe 超晶格結(jié)構(gòu)的導(dǎo)帶帶階,Vσz是Zn1-xMnxSe/ZnSe 超晶格結(jié)構(gòu)磁控自旋相關(guān)勢(shì).這個(gè)自旋相關(guān)勢(shì)由稀磁半導(dǎo)體層在磁場(chǎng)下的巨塞曼劈裂引起,這個(gè)劈裂源于導(dǎo)帶電子與Mn 離子3d 電子間相互交換作用.應(yīng)用平均場(chǎng)近似,自旋相關(guān)勢(shì)可以表示為V?z=-N0ασzxeff〈Sz〉[2],其中N0α是sp-d 相互交換作用常數(shù),σz=±12 是沿磁場(chǎng)方向電子自旋分量.xeff=x(1-x)12是Mn 摻雜有 效濃度,x是實(shí)際Mn 摻雜濃度.〈Sz〉是沿磁場(chǎng)方向Mn2+自旋分量的熱平均值,這個(gè)熱平均值可以通過修正的5/2 Brillouin 函數(shù)來計(jì)算,即其中Teff=T+T0是表示Mn-Mn 相互作用的有效溫度,T是溫度,T0取固定值1.7 K[30](取值與Mn 摻雜濃度有關(guān),文中x=0.05).基于上文哈密頓量,求解對(duì)應(yīng)的薛定諤方程,自旋相關(guān)波函數(shù)可表示為[23](假設(shè)超晶格結(jié)構(gòu)在0—L之間)

這里,Jn-m(V1/?ω) 是第一類貝塞 爾函數(shù).n,m是引入光場(chǎng)引起準(zhǔn)束縛邊帶指數(shù).應(yīng)用轉(zhuǎn)移矩陣方法,可以計(jì)算出不同自旋方向電子在該稀磁半導(dǎo)體/半導(dǎo)體超晶格結(jié)構(gòu)中電子的透射系數(shù):

從中可以看出,透射系數(shù)T與(Ez,B,V1,ω) 都有依賴關(guān)系,具體情況將在隨后的數(shù)值計(jì)算中給出.

最后,應(yīng)用Gaussian 波包討論電子在該結(jié)構(gòu)中的隧穿時(shí)間,建構(gòu)的時(shí)間相關(guān)波函數(shù)[31]為

其中取?(k)=exp[-(k-k0)2/2Δk2] Gaussian 波包進(jìn)行計(jì)算.在K空間,波包中心位于k0,Δk是波包的K空間寬度.

3 計(jì)算結(jié)果及討論

在進(jìn)行數(shù)值計(jì)算中,使用的參數(shù)如下: 稀磁半導(dǎo)體和半導(dǎo)體層電子的有效質(zhì)量相等,同為m*=0.16m0(m0是自由 電子質(zhì) 量).稀磁半 導(dǎo)體層Mn濃度x=0.05 ,相互交換作用常數(shù)N0α=0.26 eV,溫度T=4.2 K,T0=1.7 K.圖1 給出了 自旋相關(guān)稀磁半導(dǎo)體/半導(dǎo)體超晶格勢(shì),超晶格的周期分布為 (AB)NA(BA)N,其中A 代表稀磁半導(dǎo)體層,B 代表半導(dǎo)體層,數(shù)值計(jì)算中N取10,并且勢(shì)壘層和勢(shì)阱層寬度均等于10 nm,靠近發(fā)射極和集電極都是稀磁半導(dǎo)體層.圖中紅實(shí)線對(duì)應(yīng)自旋向上電子態(tài),黑點(diǎn)線對(duì)應(yīng)自旋向下電子態(tài),圖1(a),(b)分別對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)B=5 T和B= 2 T 的情況.圖中光場(chǎng)V1cos(ωt) 只考慮加載在超晶格范圍( 0—410 nm),發(fā)射極和集電極沒有光場(chǎng)輻照.

圖2 給出了電子自旋相關(guān)透射系數(shù)和自旋極化度隨電子入射能量的數(shù)值計(jì)算結(jié)果,為了便于對(duì)比,圖中的透射系數(shù)變化曲線縱坐標(biāo)依次進(jìn)行了量值“0,1,2,3”的提升,自旋極化度曲線縱坐標(biāo)依次進(jìn)行了量值“0,2,4,6”的提升.數(shù)值計(jì)算中光子的能量為 ?ω=0.2 meV,光場(chǎng)強(qiáng)度分別取V1=0,0.2,0.4,0.6 meV,其中V1=0 對(duì)應(yīng)無光場(chǎng)情況.左側(cè)和右側(cè)分別對(duì)應(yīng)磁感強(qiáng)度B=2 T 和5 T 的情形.

圖2 光場(chǎng)輻照下,不同磁 場(chǎng)強(qiáng)度 電子自 旋相關(guān) 透射系 數(shù)和自 旋極化 度,其中光 子能量 ?ω=0.2 meV,光場(chǎng)強(qiáng) 度V1=0,0.2,0.4,0.6meVFig.2.Spin-dependent transmission coefficients and spin polarization for different magnetic induction intensity under the light field,where the energy of photon is ?ω=0.2 meV,and amplitude of the light field is V1=0,0.2,0.4,0.6 meV.

圖2 表明,在不考慮光場(chǎng)輻照時(shí) (V1=0),透射譜構(gòu)造出共振能帶,這些共振能帶被非共振帶隙分開.自旋相關(guān)透射現(xiàn)象非常明顯,自旋向上電子和自旋向下電子的共振帶位置和寬度有明顯區(qū)別,這種區(qū)別在磁感應(yīng)強(qiáng)度大時(shí)表現(xiàn)得更為明顯,主要根源于磁感應(yīng)強(qiáng)度大時(shí),不同自旋電子態(tài)感受到的勢(shì)能區(qū)別更大的緣故.這也可以從圖1 看出,對(duì)于自旋向上的電子,在B=2 T 時(shí),感受到的勢(shì)壘高度為V+=4.158 meV;在B=5 T 時(shí),感 受到的勢(shì)壘高度為V+=7.148 meV,因此,可以實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)對(duì)電子自旋透射的調(diào)控.考慮光場(chǎng)輻照時(shí),上述共振能帶會(huì)隨著光場(chǎng)強(qiáng)度的增大而出現(xiàn)變形,變形主要表現(xiàn)在共振能帶邊緣不再是完全透射(透射系數(shù)為“1”的透射),同時(shí)伴隨共振帶展寬.其中變化比較顯著的是在B=5 T時(shí)自旋向下的電子透射譜,在不加光場(chǎng)時(shí),低能區(qū)透射系數(shù)幾乎為零,但是隨著光照強(qiáng)度增強(qiáng),低能區(qū)透射系數(shù)明顯增大,在特殊能量值時(shí)透射系數(shù)甚至達(dá)0.75,即出現(xiàn)了準(zhǔn)束縛能帶.這些特征源于電子在隧穿經(jīng)過光輻照下的超晶格結(jié)構(gòu)時(shí)與光場(chǎng)發(fā)生了能量交換,比如低能區(qū)域的電子可以通過吸收光子進(jìn)入共振能帶從而完成完全透射,這樣在低能區(qū)形成準(zhǔn)束縛能帶,同樣對(duì)于高能區(qū)域電子可以通過發(fā)射光子進(jìn)入共振能帶完成透射,這樣在高能區(qū)也會(huì)形成準(zhǔn)束縛能帶,從透射系數(shù)圖示中表現(xiàn)為出現(xiàn)新的透射譜.通過上面分析可以看出,共振能帶的位置和寬度可以通過磁場(chǎng)和光場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)控,這些性質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)與光場(chǎng)聯(lián)合調(diào)控微納量子結(jié)構(gòu)在自旋過濾器件方面的應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義.

下面討論該超晶格結(jié)構(gòu)中時(shí)間相關(guān)波函數(shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系,相關(guān)數(shù)值計(jì)算結(jié)果如圖3 所示(計(jì)算沒有考慮光場(chǎng)輻照,且當(dāng)t=0 fs 時(shí),波包中心位于z=0 處).其中圖3(a),(b)分別是自旋向上和自旋向下電子的概率密度隨時(shí)間變化情況.計(jì)算過程選用的參數(shù): 磁感強(qiáng)度B=2 T,中心波矢k0=1.58×108m-1,波包的K空間寬度Δk=0.7×108m-1.從圖3 可以看到,波包遇到超晶格勢(shì)后分為兩部分,一部分反射回入射空間,一部分透射進(jìn)入超晶格結(jié)構(gòu)中.其中反射波包基本保持一個(gè)主峰的波形,但是透射進(jìn)入超晶格結(jié)構(gòu)中的波包分裂為多峰的形狀,這種結(jié)果主要考慮波包和超晶格勢(shì)分界面的相互作用后,電子波包相互疊加的結(jié)果.需要指出的是,在圖3 中,波包在移動(dòng)過程中伴隨形狀改變,主要表現(xiàn)為波包寬度變寬,中心強(qiáng)度減弱,這主要是波包的相速度與波包的群速度不一致導(dǎo)致的.對(duì)比圖3(a),(b)可以看到,自旋向上電子對(duì)應(yīng)的透射波包在超晶格中的隧穿時(shí)間明顯長(zhǎng)于自旋向下的情況,然而反射部分情況正好相反.更具體的變化關(guān)系見圖4.

圖3 稀磁半導(dǎo)體/半導(dǎo)體超晶格結(jié)構(gòu)中,不同時(shí)刻不同自旋方向電子概率密度 |ψ(z,t)|2 隨坐標(biāo)z 的變化關(guān)系曲線 (a)自旋向上;(b) 自旋向下Fig.3.Spin-dependent electron probability density |ψ(z,t)|2 as a function of coordinate z for different times in the superlattices of dilute magnetic semiconductors/semiconductors structure: (a) Spin up;(b) spin down.

圖4 稀磁半導(dǎo)體/半導(dǎo)體(DMS/S) 超晶格 結(jié)構(gòu)中,位置z=-100,-10,205,415 nm 處,不同自 旋方向 電子概 率密度|ψ(z,t)|2隨時(shí)間t 的變化關(guān)系曲線Fig.4.Spin-dependent electron probability density |ψ(z,t)|2 as a function of time t for different coordinates z=-100,-10,205,415nm in the superlattices of dilute magnetic semiconductors/semiconductors structure.

圖4 給出了電子概率密度 |ψ(z,t)|2隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線.選取了結(jié)構(gòu)中4 個(gè)位置進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,分別是z=-100,-10,205和415 nm,其中超晶格所在范圍為[0,410 nm],選擇的4 個(gè)位置中z=-100,-10 nm 位于入射區(qū),z=205 nm 位于超晶格中心處,z=415 nm 位于透射區(qū).從圖4可以看到,在z=-100 nm 處,概率密度先呈現(xiàn)出明顯的高斯型波峰,然后被一段強(qiáng)度近似為零的間隙隔開,接著概率密度強(qiáng)度比開始高斯型波峰明顯減弱(由0.7 減弱為0.26).圖中可以明顯看到在開始的高斯型波包部分自旋向上和自旋向下的概率密度是重合的,這是因?yàn)槿肷鋮^(qū)為半導(dǎo)體材料,對(duì)于自旋向上和自旋向下電子的勢(shì)函數(shù)是一樣的,并且此時(shí)的概率密度只包含入射波包.強(qiáng)度近似為零的間隔區(qū)是入射波包已經(jīng)通過z=-100 nm 處,反射波包還沒到達(dá)的時(shí)間段.550 fs 后,電子概率密度開始逐漸增強(qiáng),這是反射波包再次通過z=-100nm 處,反射波包通過時(shí),自旋向上和自旋向下概率密度呈現(xiàn)出明顯的不同.對(duì)于自旋向上的波包感受到的是勢(shì)壘勢(shì),隨著時(shí)間的推移,電子的概率密度呈現(xiàn)出幾次大的振蕩,然后逐漸趨于零,這是自旋向上電子在超晶格結(jié)構(gòu)中各個(gè)界面處反射疊加最后反射回入射區(qū)的表現(xiàn).對(duì)于自旋向下的波包因?yàn)楦惺艿降氖莿?shì)阱勢(shì),在反射區(qū)只是出現(xiàn)了一次振蕩,然后趨于零,但是概率密度強(qiáng)度與自旋向上時(shí)最大強(qiáng)度幾乎相等.在z=-10 nm 處,這個(gè)位置距離超晶格結(jié)構(gòu)更近,因此在概率密度隨時(shí)間變化曲線中沒有出現(xiàn)z=-100 nm 處強(qiáng)度幾乎為零的間隔區(qū)間,也就是這個(gè)位置的入射波包與反射波包沒有空間上的分離.電子的概率密度表現(xiàn)為:自旋向上電子的概率密度仍然可以看到在到達(dá)最大值后伴隨有幾個(gè)振蕩峰,但是自旋向下的沒有出現(xiàn)隨后的伴隨峰.在超晶格結(jié)構(gòu)中心z=205nm 處,自旋向上和自旋向下電子的概率密度在t=900 fs 時(shí)開始增強(qiáng),隨后都出現(xiàn)了明顯的振蕩峰.不同的是,自旋向上的振蕩峰明顯多于自旋向下,并且自旋向上的概率密度最大值出現(xiàn)在t=3270fs 時(shí),自旋向下的最大值明顯早于自旋向上的情 況,出現(xiàn)在t=1390 fs 時(shí).在透射 區(qū)z=415nm 處,自旋向上和自旋向下的電子概率密度在t=1820 fs 時(shí)開始增強(qiáng),其中自旋向下的概率密度的最大值出現(xiàn)在t=2780 fs 時(shí),自旋向上的最大值明顯滯后于自旋向下的情況,出現(xiàn)在t=5850fs 時(shí).此外,與前面不同位置的區(qū)別在于,此時(shí)的振蕩峰不再是分立的單峰的形式,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是隨著時(shí)間的增加,波包擴(kuò)散開始顯著,表現(xiàn)在波形上就是形狀發(fā)生明顯改變[32].通過以上數(shù)值計(jì)算結(jié)果可以比較容易的得到波包到達(dá)超晶格結(jié)構(gòu)各處的時(shí)間和隧穿通過的時(shí)間,這些結(jié)果對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)基于超晶格結(jié)構(gòu)的高速量子隧穿器件有一定的理論指導(dǎo)意義.

4 結(jié)論

理論研 究了由 Zn1-xMnxSe/ZnSe 組成的稀磁半導(dǎo)體/半導(dǎo)體超晶格結(jié)構(gòu)中電子的自旋輸運(yùn)性質(zhì),數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示,光場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)該結(jié)構(gòu)中電子自旋輸運(yùn)有顯著的調(diào)控作用,主要表現(xiàn)在: 考慮光場(chǎng)輻照時(shí),共振帶會(huì)隨著光場(chǎng)強(qiáng)度的增大而出現(xiàn)變形,同時(shí)伴隨共振帶展寬.對(duì)于較強(qiáng)磁場(chǎng)的情況,在不加光場(chǎng)時(shí),低能區(qū)透射系數(shù)幾乎為零,但是隨著光強(qiáng)增強(qiáng),低能區(qū)透射系數(shù)明顯增大,即出現(xiàn)了準(zhǔn)束縛能帶,這些特征源于電子在隧穿經(jīng)過光輻照下的超晶格結(jié)構(gòu)時(shí)與光場(chǎng)發(fā)生了能量交換,比如低能區(qū)域的電子可以通過吸收光子進(jìn)入共振能帶從而完成完全透射,這樣在低能區(qū)形成準(zhǔn)束縛能帶.此外,光場(chǎng)和磁場(chǎng)可以明顯改變電子的自旋極化度.一定磁場(chǎng)強(qiáng)度下,光場(chǎng)的引入使電子的自旋極化度發(fā)生了明顯變化,主要表現(xiàn)在自旋極化平臺(tái)寬度變窄同時(shí)在平臺(tái)兩側(cè)伴隨著振蕩峰的,隨著光場(chǎng)強(qiáng)度的增大,這種影響加強(qiáng),從而可以實(shí)現(xiàn)光場(chǎng)對(duì)自旋極化的調(diào)制.此外通過對(duì)高斯波包在該結(jié)構(gòu)中演化的數(shù)值計(jì)算,可以清楚地了解不同自旋方向電子在其中的隧穿時(shí)間,同時(shí)可以看到在該超晶格結(jié)構(gòu)中,自旋向下的電子隧穿時(shí)間明顯比自旋向上的短,這些理論結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)基于超晶格結(jié)構(gòu)的高速量子器件有一定的指導(dǎo)意義.