自旋电子学展望：磁共振隧穿、自旋轨道耦合与GaMnAs

自旋电子学通过承诺利用电子电荷和自旋实现新颖功能而吸引了广泛关注。在过去几年中，虽然它分支到新领域并创造了新主题，但主要目标仍然是电学性质（本质上是I-V特性）的自旋和磁控制，反之亦然。实现这些目标面临着巨大挑战。一个挑战是为铁磁半导体（如GaMnAs）寻找利基应用。另一个挑战是进一步发展混合铁磁金属/半导体异质结构的科学，作为全半导体室温自旋电子学的替代方案。在此，我们介绍了为解决这些挑战而做出的代表性近期努力。我们展示了如何通过组合两个磁共振二极管来制造数字磁电阻器，或者如何将铁磁半导体作为有源区引入共振隧穿二极管，从而产生数字磁电阻和磁电电流振荡的新效应。我们还通过引入自旋轨道耦合场的概念，讨论了Fe/GaAs结中的隧穿各向异性磁电阻现象，作为全半导体结中此类场的类比。最后，我们通过采用合理的紧束缚模型研究无序效应，考察了GaMnAs的基本电子和光学性质。