半导体自旋电子学是一门结合微电子学与磁学的新兴交叉学科,主要研究半导体中电子自旋极化的产生及操纵。由于本身的科学意义和在自旋电子器件中的潜在应用,比如,自旋场效应管、自旋共振隧穿二极管等,近年来,层状半导体异质结构（LSH）中自旋-轨道耦合（SOC）效应与电子自旋极化及其调控已经成为半导体自旋电子学研究的前沿热点。本文运用理论分析和数值计算相结合的方法,研究三层半导体异质结构（3-LSH）中Rashba和Dresselhaus两种不同的SOC效应,探讨半导体中电子自旋极化及其调控,为半导体自旋电子器件应用提出新型可控的自旋极化源。全文分为五章。第一章介绍半导体自旋电子学研究领域,LSH结构中电子自旋极化与调控的研究进展,以及本文拟开展的研究内容。第二章为本文的理论基础以及采用的研究方法,包括SOC效应、对角化技术和改进的转移矩阵法（ITMM）。在第三章,我们研究3-LSH结构中Rashba-SOC效应与电子自旋极化,并探讨δ-掺杂对电子自旋极化的控制。第四章研究3-LSH结构中Dresselhaus-SOC效应引起的电子自旋极化及其δ-掺杂的调控。最后,在第五章我们总结全文研究取得的结果与存在的不足之处,并对今后的研究工作进行展望。本文取得的研究结果主要包括以下三个方面:（1）发现了由于Rashba-SOC效应3-LSH结构中的电子出现明显的自旋极化,而且电子的自旋极化与平面波矢、Rashba-SOC强度、中间层半导体以及δ-掺杂密切相关,因此通过改变δ-掺杂的位置或权重、调整界面限制电场或构建适当的中间层半导体可有效调控3-LSH结构中电子自旋极化。（2）发现了Dresselhaus-SOC效应也能使3-LSH结构中的电子产生很强的自旋极化,而且电子的自旋极化强烈依赖于平面波矢、Dresselhaus-SOC强度、中间层半导体以及δ-掺杂,所以3-LSH结构中电子的自旋极化行为可通过应力工程、构建适当的中间层半导体以及调节δ-掺杂的权重或位置实现有效的操控。（3）3-LSH结构可以用作可控的电子自旋过滤器,它的电子自旋极化可通过改变界面限制电场或应力工程、构建适当中间层半导体以及改变δ-掺杂进行调控。本文的研究不仅提出了一种实现半导体中电子自旋极化的有效方法,而且为半导体自旋电子学器件应用提供了一种可控的自旋极化源---电子自旋过滤器。