中文摘要：

本项目将采用磁输运的方法研究HgMnTe磁性二维电子气中电子的自旋输运效应。主要包括以下三个方面的内容（1）观察磁性半导体HgMnTe二维电子气中sp-d交换相互作用和Rashba自旋轨道耦合作用对电子自旋特性的影响，研究二者对电子总的自旋分裂能量的贡献；（2）研究磁性二维电子气中的热电子效应。磁性二维电子气中的热电子效应将使整个系统中存在三个不同的温度标度电子温度，声子温度和Mn离子的温度，研究这三种温度将揭示电子，声子以及Mn离子在磁性二维电子气中的相互作用；（3）对照III-V族InGaAs／InAlAs量子阱，研究第一类II-VI族HgMnCdTe/HgCdTe量子阱的自旋特性，希望能证实Rashba自旋轨道耦合作用与原子结构有关的理论预言。这项研究的结果不但能揭示基本的物理图像，而且对未来自旋晶体管的研制具有积极的意义。

结论摘要：

在该基金的支持下，我们采用磁输运的方法研究 HgMnTe 磁性二维电子气中的自旋输运效应，以及相关材料中的自旋轨道相互作用。主要成果有（1）在 HgTe/HgCdTe 量子阱中发现了约 30meV 的巨大零场自旋分裂能，意味着利用该效应的自旋晶体管可能在室温下工作。（2）在 HgMnTe/HgCdTe 量子阱中观察到 Mn 离子温度远大于晶格温度，并且随着 Mn 离子浓度增加，spin-lattice relaxtion (SLR) 迅速增加。实验上测得的 Mn 离子温度的电流依赖关系和电子温度的电流依赖关系可以很好的用速率方程描述。（3）HgMnTe/HgCdTe 量子阱由于电子－轨道相互作用在零场下存在自旋分裂；在弱场下，电子－轨道相互作用占主要地位，但受 Landan 分裂和 Zeeman 分裂影响，总自旋分裂能随着磁场增加而减小。高磁场下， sp-d 相互作用达到饱和，电子自旋分裂表现为 Zeeman 分裂。（4）在 AlGaN/GaN 异质结中区分了磁致子带间散射效应和自旋轨道耦合效应所引起的SdH拍频振荡。证明宽禁带材料中自旋轨道耦合效应非常微弱。