自旋轨道有效磁场下稀磁半导体量子阱中电子与 Mn 自旋极化的同步空间振荡

在半导体中，自旋轨道有效磁场，即 Rashba 场和 Dresselhaus 场，被用于操控电子自旋极化。然而，这种操作会破坏电子自旋相干性，且自旋极化仅限于铁磁源电极附近。本文中，我们提出利用稀磁半导体来改善空间振荡电子自旋极化的相干性。在稀磁半导体中，源电极附近的电子自旋极化通过 s-d 自旋翻转散射动态地诱导磁性杂质的局域自旋极化。这种杂质自旋极化反过来改善了电子自旋极化的相干性，而改善后的电子自旋极化又在相邻区域更远处诱导杂质自旋极化。由于这种正反馈，电子和杂质自旋极化的相干同步空间振荡协同增长。对 CdMnTe 量子阱的数值计算证明了该机制的有效性。