We propose a three-terminal ring-type device which contains a single-level quantum dot (QD) to extract or separate the spin-up and the spin-down electrons that are injected into the QD from a middle lead, into the left and the right leads, respectively. This scheme is based on the Rashba spin-orbit interaction (RSOI) in the bridge between the left and the right leads and is free from magnetic field or magnetic material. We find that both the spin directions and the magnitude of the outflow currents in the left and the right leads can be tuned by the RSOI strength and the structure parameters.

1.
I.
Zutic
,
J.
Fabian
, and
S.
Das Sarma
,
Rev. Mod. Phys.
76
,
323
(
2004
);
S. S.
Li
,
K.
Chang
, and
J. B.
Xia
,
Phys. Rev. B
68
,
245306
(
2003
).
2.
E. I.
Rashba
,
Fiz. Tverd. Tela (Leningrad)
2
,
1224
(
1960
)
E. I.
Rashba
[
Sov. Phys. Solid State
2
,
1109
(
1960
)].
3.
Y. A.
Bychkov
and
E. I.
Rashba
,
J. Phys. C
17
,
6039
(
1984
).
4.
S.
Datta
and
B.
Das
,
Appl. Phys. Lett.
56
,
665
(
1990
).
5.
S.
Murakami
,
N.
Nagaosa
, and
S. C.
Zhang
,
Science
301
,
1348
(
2003
).
6.
Y. K.
Kato
,
R. C.
Myers
,
A. C.
Gossard
, and
D. D.
Awschalom
,
Science
306
,
1910
(
2004
).
7.
D.
Frustaglia
,
M.
Hentschel
, and
K.
Richter
,
Phys. Rev. B
69
,
155327
(
2004
).
8.
M. W.
Wu
,
J.
Zhou
, and
Q. W.
Shi
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
1012
(
2004
).
9.
A. A.
Kiselev
and
K. W.
Kim
,
J. Appl. Phys.
94
,
4001
(
2003
).
10.
R.
Ionicioiu
and
I.
DAmico
,
Phys. Rev. B
67
,
041307
(
2003
).
11.
S.
Souma
and
B. K.
Nikolić
,
Phys. Rev. B
70
,
195346
(
2004
).
12.
Q. F.
Sun
,
J.
Wang
, and
H.
Guo
,
Phys. Rev. B
71
,
165310
(
2005
).
13.
Q. F.
Sun
and
X. C.
Xie
,
Phys. Rev. B
71
,
155321
(
2005
).
14.
J. H.
Lee
,
Zh. M.
Wang
,
N. W.
Strm
,
Y. I.
Mazur
, and
G. J.
Salamo
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
202101
(
2006
);
M.
Hankea
,
M.
Schmidbauer
,
D.
Grigoriev
,
P.
Stäfer
,
R.
Köhler
,
T. H.
Metzger
,
Zh. M.
Wang
,
Yu. I.
Mazur
, and
G. J.
Salamo
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
053116
(
2006
).
15.
S. S.
Li
,
A.
Abliz
,
F. H.
Yang
,
Z. C.
Niu
,
S. L.
Feng
, and
J. B.
Xia
,
J. Appl. Phys.
92
,
6662
(
2002
);
S. S.
Li
,
A.
Abliz
,
F. H.
Yang
,
Z. C.
Niu
,
S. L.
Feng
, and
J. B.
Xia
,
J. Appl. Phys.
94
,
5402
(
2003
);
S. S.
Li
and
J. B.
Xia
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
092119
(
2007
).
16.
A. W.
Holleitner
,
C. R.
Decker
,
H.
Qin
,
K.
Eberl
, and
R. H.
Blick
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
256802
(
2001
).
17.
A. S.
Adourian
,
C.
Livermore
,
R. M.
Westervelta
,
K. L.
Campman
, and
A. C.
Gossard
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
424
(
1999
).
18.
J.
König
and
Y.
Gefen
,
Phys. Rev. B
65
,
045316
(
2002
).
19.
F.
Chi
and
S. S.
Li
,
J. Appl. Phys.
97
,
123704
(
2005
);
F.
Chi
and
S. S.
Li
,
J. Appl. Phys.
99
,
043705
(
2006
).
20.
P. A.
Orellana
,
M. L.
Ladron de Guevara
, and
F.
Claro
,
Phys. Rev. B
70
,
233315
(
2004
).
21.
Z. M.
Bai
,
M. F.
Yang
, and
Y. C.
Chen
,
J. Phys.: Condens. Matter
16
,
2053
(
2004
).
22.
H. Z.
Lu
,
R.
, and
B. F.
Zhu
,
Phys. Rev. B
71
,
235320
(
2005
).
23.
H. Z.
Lu
,
R.
, and
B. F.
Zhu
,
J. Phys.: Condens. Matter
18
,
8961
(
2006
).
24.
W.
Hofstetter
,
J.
König
, and
H.
Schoeller
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
156803
(
2001
).
25.
R.
López
,
R.
Aguado
, and
G.
Platero
,
Phys. Rev. Lett.
89
,
136802
(
2002
).
26.
J. C.
Chen
,
A. M.
Chang
, and
M. R.
Melloch
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
176801
(
2004
).
27.
F.
Zhai
and
H. Q.
Xu
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
246601
(
2005
).
28.
F.
Chi
and
S. S.
Li
,
J. Appl. Phys.
100
,
113703
(
2006
);
F.
Chi
,
J. L.
Liu
, and
L. L.
Sun
,
J. Appl. Phys.
101
,
093704
(
2007
).
29.
J.
Nitta
,
T.
Akazaki
,
H.
Takayanagi
, and
T.
Enoki
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
1335
(
1997
).
30.
F.
Mireles
and
G.
Kirczenow
,
Phys. Rev. B
64
,
024426
(
2001
).
31.
B. R.
Bulka
and
P.
Stefanski
,
Phys. Rev. Lett.
86
,
5128
(
2006
).
32.
Q. F.
Sun
and
X. C.
Xie
,
Phys. Rev. B
73
,
235301
(
2006
).
You do not currently have access to this content.