中文摘要：

本项目研究了自旋轨道耦合调制的量子波导、拓扑绝缘体和石墨烯中自旋和类自旋自由度的调控，探讨了束缚态对(类)自旋电子的散射效应，为设计开发新型的(类)自旋电子器件提供理论依据和物理模型。取得的主要研究结果如下。(1) 发现在某一类自旋轨道波导体系中，自旋极化矢量的大小具有某种对称性，其分量则不遵守此对称约束。这个特征可用于设计控制自旋极化方向的自旋电子器件。(2) 揭示了二维拓扑绝缘体中电子隧穿单势垒的基本特征，发现边缘态与bulk能谱演化而来的束缚态之间的干涉产生的Fano共振，模拟得到的电导随栅极电压的变化特征与实验结果相符。这种边缘态参与的Fano共振也出现在由反点超晶格调制的石墨烯纳米带中。 (3) 在由自旋轨道耦合调制的宽窄波导结构中，展示了能在线性响应区实现的自旋流整流效应；对自旋偏压产生的电荷流，探讨了整流效应出现的必要条件。(4) 研究了双磁条调制的石墨烯体系中赝自旋自由度的局域磁场调控，发现了不依赖自旋的隧穿磁阻效应。研究了三维拓扑绝缘体的表面态电子在周期交换劈裂场调制下的能谱和磁阻效应。(5) 提出利用衬底应变和局域磁场的联合调制在石墨烯块材料中产生谷极化的方案。