Braun, Matthias

Transport durch ein Quantenpunkt-Spinventil

Transport through a Quantum-Dot Spin Valve

Zentrales Thema dieser Arbeit ist die theoretische Untersuchung von Spintransport durch Nanostrukturen, in denen es zu starker Elektron-Elektron-Wechselwirkung kommt. Als Modellsystem betrachten wir einen Quantenpunkt mit einem einzelnen Energieniveau, der über Tunnelkontakte schwach an ferromagnetische Zuleitungen gekoppelt wird.
Eine solche Struktur nennen wir Quantenpunkt-Spinventil. Dieses System zeigt sowohl die Ladungseffekte wie Coulomb-Blockade, aber auch die spinabhängigen Phänomene Spinakkumulation und Tunnelmagnetowiderstand, welche von nichtwechselwirkenden Strukturen bekannt sind. Zusätzlich zu den bereits bekannten Effekten kann man ein weiteres Phänomen beobachten, das aus dem Wechselspiel von spinabhängigen Tunneln und starker Ladungswechselwirkung entsteht: eine intrinsische Koppelung des Spins auf dem Quantenpunkt an die Kontaktmagnetisierungen. Dieser neue Vielteilcheneffekt führt zu einer intrinsischen Präzession des Quantenpunktspins.

The scope of this work will be the study of spin transport through nanostructures, which exhibit strong charge interaction. Therefore, we theoretically discuss the simplest non-trivial model system which is a single-level quantum dot weakly tunnel coupled to two ferromagnetic leads. We call this structure a quantum-dot spin valve.
A quantum-dot spin valve shows charge-related physical phenomena, like Coulomb blockade, which are known for non-magnetically contacted quantum dots. Furthermore it also shows spin-related effects like spin accumulation and tunnel magnetoresistance, just like non-interacting magnetic structures would do. In addition to these already known effects, the strong charge interaction leads to a new phenomena, to an intrinsic coupling of the dot spin to the lead magnetizations, which can be an intrinsic source of spin precession on the quantum dot.