中文摘要：

电子带有电荷和自旋。20世纪以晶体管和集成电路为标志的的微电子学主要是控制和应用半导体中电子的电荷输运特性, 电子仅被用以电荷的载体。1988年国际上巨磁电阻效应的发现开拓了自旋电子学的新研究领域，电子不仅是电荷的载体，而且还是自旋的载体。这一新的自由度的加入，为大量新型器件的诞生提供了新的源泉。本项目研究超导体和半导体中自旋注入的物理机制和量子理论，是凝聚态物理学和自旋电子学的国际前沿研究课题。在基础研究和应用前景两方面都有重大科学意义。本项目研究对象包括铁磁/超导结和铁磁/半导体结两类系统。前者研究其隧道谱、Andreev反射、铁磁和超导的邻近效应、以及铁磁和超导的局域共存。后者研究其自旋注入的量子输运理论，寻求提高半导体自旋注入效率的方法。进而，研究以铁磁/超导结和铁磁/半导体结为基元的纳米结构和器件原理，为自旋电子学和超导电子学提供有用的基础研究成果。

结论摘要：

超导体和半导体中的自旋注入是相对独立的两个研究课题，前者包括很多有趣的物理问题，如Andreev反射、铁磁和超导的邻近效应、以及铁磁与超导的竞争和共存，后者的国际前沿问题是在半导体中如何利用自旋自由度发展自旋电子学。本项目在这二方面都做了有创新意义的工作。本项目在国际学术期刊发表论文30篇，包括 Phys. Rev. Lett.上 2 篇，Appl. Phys. Lett. 上 2 篇和 Phys. Rev. B 上 13篇。我们列举几个有意义的成果。 1)提出在非共线磁化情形，在FM/S界面会形成反常的Andreev反射，使超导体和在铁磁体中产生超导三重态的电子配对和关联； 2)提出在半金属和掺杂的激子型绝缘体的界面会发生自旋型类Andreev反射，从而在半金属中产生纯自旋流(无电荷流)； 3)提出FM/正常金属/FM双隧道结在反铁磁位形下能构成一个自旋电池，输出与自旋有关的电位，从而实现室温下半导体的高效率自旋注入； 4) 提出一个铁磁、超导体、半导体的三端量子点系统，利用交叉Andreev反射的新概念在半导体一端实现一种自旋的电流或纯自旋流。