铁磁体/半导体异质结构中的自旋极化电子输运：弹道与扩散输运的统一

本文发展了一种铁磁体/半导体异质结构中自旋极化电子输运的理论，该理论基于半导体结构中弹道与扩散输运的统一半经典描述。其目的是为研究自旋电子器件中自旋弛豫与输运机制的相互作用提供框架。在（非简并）半导体内部输运的统一描述中，关键要素是热弹道电流，它由在内部和外部静电势产生的电场中作弹道运动、并在随机分布的平衡点处被热化的电子组成。统一描述中的弹道分量导致半导体边界处化学势的不连续性，这与 Sharvin 界面电导有关。通过允许在平衡点之间的弹道运动期间发生自旋弛豫，基于自旋输运函数构建了热弹道自旋极化电流与密度。针对任意动量和自旋弛豫长度，推导了该函数的积分方程。对于均匀半导体中的场驱动输运，该积分方程可转化为二阶微分方程，推广了标准的自旋漂移-扩散方程。通过引入电流自旋极化的连续性并匹配界面铁磁体侧的自旋分辨化学势，得到了铁磁体/半导体异质结构中的自旋极化。模型还考虑了自旋选择性界面电阻。文中给出的算例展示了输运机制与电场的影响。