電導率失配模型

電導率失配模型指出了理想/半導體歐姆接觸自旋注入的根本問題。它基於兩通道的電阻網路模型，分析了不同區域的電化學勢分布。後有學者利用半導體量子阱結構中電子自旋簡併分裂的方法克服相關局限。

基本介紹

• 中文名：電導率失配模型
• 外文名：The conductivity mismatch model
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：自旋電子學
• 套用：自旋注入
• 作用：分析了不同區域的電化學勢分布

模型簡介

G.Schmidt提出的電導率失配模型指出了理想/半導體歐姆接觸自旋注入的根本問題。該模型基於兩通道的電阻網路模型，分析了不同區域的電化學勢分布，指出自旋注入的效率依賴於半導體和鐵磁電極的電導率的比例（如圖所示）。一般情況下自旋注入效率小於0.01 %，只有當鐵磁材料的極化率接近100%的時候才會產生有效的注入。

電導率失配模型示意圖

電導率

電導率，物理學概念，也可以稱為導電率。在介質中該量與電場強度E之積等於傳導電流密度J。對於各向同性介質，電導率是標量；對於各向異性介質，電導率是張量。生態學中，電導率是以數字表示的溶液傳導電流的能力。單位以西門子每米（S/m）表示。

模型局限性

電導率失配模型有一定的局限性。首先，該模型是建立在漂移擴散輸運基礎上的，並不適用於彈道輸運和隧穿輸運；其次，該模型假設界而是沒有電阻的，沒有考慮金屬半導體接觸可能形成的自旋相關的界面電阻，而界面電阻的性質是決定自旋注入的重要因素。因此，不能根據這一理論斷定鐵磁金屬向半導體內的自旋極化注入是不可行的。

相關發展

M.Johnson等人提出利用半導體量子阱結構中電子自旋簡併分裂的方法克服這一問題。這種分裂可以通過非對稱勢阱的自旋一軌道耦合實現。二維電子氣攜帶電流，可以產生非平衡極化。但是，這一實驗的數據和歐姆接觸注入存在類似的問題，器件磁阻的變化很小，無法將局部Hall效應（鐵磁電極對半導體內電子自旋的作用）從實驗數據中分離出來，也無法證實磁阻的變化確實是由自旋極化導致的。