In this work, we study and quantitatively predict the quantum spin Hall effect, the spin-orbit interaction induced intrinsic spin-Hall effect, spin-orbit induced magnetizations, and spin-polarized electric currents in nanostructured two-dimensional electron or hole gases with and without the presence of magnetic fields. We propose concrete device geometries for the generation, detection, and manipulation of spin polarization and spin-polarized currents. To this end a novel multi-band quantum transport theory is developed that very efficiently treats quantum interference and coherence on the same footing as incoherent scattering The spin-orbit interaction parameters that control effects such as band energy spin splittings, g-factors, and spin relaxations are calculated microscopically in terms of an atomistic relativistic tight-binding model.     «

In this work, we study and quantitatively predict the quantum spin Hall effect, the spin-orbit interaction induced intrinsic spin-Hall effect, spin-orbit induced magnetizations, and spin-polarized electric currents in nanostructured two-dimensional electron or hole gases with and without the presence of magnetic fields. We propose concrete device geometries for the generation, detection, and manipulation of spin polarization and spin-polarized currents. To this end a novel multi-band quantum tra...     »

In dieser Arbeit werden der Quanten-Spin-Hall-Effekt, der intrinsche Spin-Hall-Effekt sowie durch die Spin-Bahn-Wechselwirkung induzierte Magnetisierungen und spinpolarisierte elektrische Ströme in nanostrukturierten zweidimensionalen Elektron- und Lochgasen mit und ohne externes Magnetfeld untersucht. Dabei werden quantitative Vorhersagen zu diesen Effekten angestrebt und konkrete Bauteile und Experimente vorgeschlagen, die Spinpolarisationen und spinpolarisierte Ströme erzeugen, manipulieren und detektieren können. Dafür wird eine neuartige Mehrband-Quantentransport-Theorie entwickelt, die sehr effizient Quanteninterferenz und Kohärenz auf derselben Basis wie inkohärente Streuung behandelt. Die Spin-Bahn-Kopplungsparameter, die Effekte wie die spinabhängige Bandenergieaufspaltung, g-Faktoren und Spinrelaxation kontrollieren, werden mit Hilfe der atomistischen und relativistischen Tight-Binding-Theorie berechnet.     «

In dieser Arbeit werden der Quanten-Spin-Hall-Effekt, der intrinsche Spin-Hall-Effekt sowie durch die Spin-Bahn-Wechselwirkung induzierte Magnetisierungen und spinpolarisierte elektrische Ströme in nanostrukturierten zweidimensionalen Elektron- und Lochgasen mit und ohne externes Magnetfeld untersucht. Dabei werden quantitative Vorhersagen zu diesen Effekten angestrebt und konkrete Bauteile und Experimente vorgeschlagen, die Spinpolarisationen und spinpolarisierte Ströme erzeugen, manipulieren u...     »