通过自旋顺序注入实现自旋量子点中局域量子自旋翻转的理论研究

本文是一项理论研究，探讨了通过顺序注入自旋诱导具有量子自旋的自旋量子点中局域量子自旋的翻转。该系统由“电极/量子阱 (QW)/量子点/QW/电极”结组成，其中左侧量子阱仅具有向上自旋传导电子的能级。我们考虑了一种情形：向上自旋电子从左侧电极经由量子阱顺序注入量子点，且电子与局域自旋之间存在交换相互作用。为了描述顺序注入的电子，我们提出了一种基于含时 Schr$\ddot{\rm o}$dinger 方程近似解的简单方法。利用该方法表明，当右侧量子阱仅具有向下自旋传导电子的能级时，会发生自旋翻转。特别是，推导出了局域自旋翻转时间的表达式，并明确给出了该时间的上下限。该表达式有望用于粗略估算实现翻转所需的局域自旋最小弛豫时间。我们还获得了局域自旋期望值和电流随时间变化的解析表达式。此外，我们发现对于具有非磁性右侧量子阱的系统，其是否表现出自旋翻转取决于交换相互作用。