[科普中国]-电导率失配模型

电导率失配模型指出了理想/半导体欧姆接触自旋注入的根本问题。它基于两通道的电阻网络模型，分析了不同区域的电化学势分布。后有学者利用半导体量子阱结构中电子自旋简并分裂的方法克服相关局限。

模型简介G.Schmidt1提出的电导率失配模型指出了理想/半导体欧姆接触自旋注入的根本问题。该模型基于两通道的电阻网络模型，分析了不同区域的电化学势分布，指出自旋注入的效率依赖于半导体和铁磁电极的电导率的比例（如图所示）。一般情况下自旋注入效率小于0.01 %，只有当铁磁材料的极化率接近100%的时候才会产生有效的注入。

电导率电导率，物理学概念，也可以称为导电率。在介质中该量与电场强度E之积等于传导电流密度J。对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。单位以西门子每米（S/m）表示。

模型局限性电导率失配模型有一定的局限性。首先，该模型是建立在漂移扩散输运基础上的，并不适用于弹道输运和隧穿输运；其次，该模型假设界而是没有电阻的，没有考虑金属半导体接触可能形成的自旋相关的界面电阻，而界面电阻的性质是决定自旋注入的重要因素。因此，不能根据这一理论断定铁磁金属向半导体内的自旋极化注入是不可行的。

相关发展M.Johnson2等人提出利用半导体量子阱结构中电子自旋简并分裂的方法克服这一问题。这种分裂可以通过非对称势阱的自旋一轨道耦合实现。二维电子气携带电流，可以产生非平衡极化。但是，这一实验的数据和欧姆接触注入存在类似的问题，器件磁阻的变化很小，无法将局部Hall效应（铁磁电极对半导体内电子自旋的作用）从实验数据中分离出来，也无法证实磁阻的变化确实是由自旋极化导致的。

本词条内容贡献者为:

陈红 - 副教授 - 西南大学