中文摘要：

基于电子自旋自由度的自旋电子学器件有望成为下一代高速度、高密度、高容量、低功耗、多功能以及高度集成的微电子器件，将对未来信息处理、储存和传输技术产生不可估量的作用，对自旋电子学相关理论问题的研究无疑具有重要的科学意义。本研究项目将针对自旋电子学领域中的基本问题，从理论上探讨磁性多层纳米结构中的自旋相关输运问题，研究在外界因素的作用下几种典型磁性多层纳米结构（如二端口或多端口铁磁/超导、铁磁/非费米金属、磁性半导体/金属或绝缘体等异质结构）中的电子输运和自旋输运特性，弄清其一般规律性，为自旋电子学器件的制备提供必要的理论基础。

结论摘要：

本项目系统研究了几种典型磁性多层纳米结构的自旋相关输运性质。对铁磁/s-和d-波超导/铁磁双势垒隧道结的研究发现，当两个铁磁电极反平行磁化时，中间区会出现非均匀的FFLO超导态，确定了超导态的相图和量子临界点，发现微分电导和TMR有震荡行为，超导能隙对称性对输运性质有较大影响；对非共线铁磁-Marginal费米液体-铁磁隧道结的研究发现，电流-电压特性曲线明显偏离欧姆定律，隧穿电流随温度缓慢增加，TMR随偏压增加指数衰减，随温度增加缓慢减小，随电子间相互作用的增加，电流线性增大，TMR缓慢减小；系统研究了铁磁-量子点-铁磁耦合系统中的自旋流和自旋转移效应，发现自旋流表现出与隧穿电流十分不同的特性，自旋流与电流的关系呈现非线性行为，发现当偏压增大到量子点的共振能级处时，电流诱导的自旋转移矩会大大增强；研究了铁磁-铁磁-铁磁双势垒隧道结中自旋波激发辅助隧穿诱导的隧穿磁电导和磁电阻的量子振荡现象，理论计算与实验结果定性一致。这些结果可望为自旋电子学器件的制备提供可能的理论基础。此外，系统研究了几类低维量子磁性系统，部分理论结果已得到国际上实验的证实；预言了一系列新的非传统富勒烯分子材料等。