准一维有机高聚物铁磁体自旋动力学研究

对准一维有机高聚物铁磁体中的自旋动力学进行了研究，考虑了一维体系中强的电子－声子和电子－电子相互作用，允许完全的格子松驰，建立了一套自洽迭代方程来研究围绕侧基的π电子自旋极化云，结果发现该自旋极化云的强度将随电子－电子相互作用的增强而增强，其扩展范围将随电声耦合的增强而迅速减弱。     

准一维有机高聚物铁磁体自旋动力学研究

对准一维有机高聚物铁磁体中的自旋动力学进行了研究．考虑了一维体系中强的电子－声子和电子－电子相互作用，允许完全的格子松驰，建立了一套自洽迭代方程来研究围绕侧基的π电子自旋极化云．结果发现该自旋极化云的强度将随电子－电子相互作用的增强而增强，其扩展范围将随电声耦合的增强而迅速减弱．     

复合磁电垒纳米结构中的电子自旋过滤器

采用转移矩阵法,我们研究了在偏压存在的情况下,由沉积在InAs半导体异质结上的两条铁磁条带和一条肖特基金属条带构建的电子自旋过滤器中电子的自旋过滤特性.研究发现,该电子自旋过滤器中,电子自旋极化的大小和幅度与偏压密切相关,这些有趣的性质对如何制造一个偏压可调的电子自旋过滤器十分有益.     

GaAs导带中电子自旋极化的能量演化

考虑自旋极化依赖的带隙重整化效应,分别计算了常温与10 K的低温下GaAs导带中光注入电子自旋极化度的能量演化。计算过程中假设右旋圆偏振光激发,载流子浓度为2×1017 cm-3。发现常温下电子初始自旋极化度随过超能量的增大而增大,并非为通常认为的0.5。而在低温下,导带底附近电子初始自旋极化度几乎为0,电子初始自旋极化度也随过超能量的增大而增大,高能级上可以获得100%的电子初始自旋极化度。     

自旋极化对量子点系统电导的影响

从自旋非简并 Anderson 模型出发, 研究局域电子自旋能级分裂对系统电导的影响。由于局域电子自旋极化会破坏近藤类型的电子强关联, 在非关联近似下, 通过求解量子点的 Green函数并以自旋能级劈裂为小参数将Green 函数展开, 利用Landauer公式推导出电导变化与局域自旋能级劈裂的关系。     

纳米结构中电子输运受到磁电垒影响的研究

我们使用转移矩阵方法,详细研究了纳米结构中的弹性电子的透射几率、自旋极化和电导,发现这些物理量敏感地依赖于周期性的磁电垒的周期数.随着周期数增加, 共振劈裂数目增加,共振峰增多导致共振峰变尖锐,同时自旋极化也加强.奇怪的是,在这种结构中通过自旋依赖的共振输运可以获得100%的自旋极化,尽管此结构中的平均磁场为零.     

δ掺杂对磁纳米结构中电子输运性质的影响

建立铁磁条调制下含有δ掺杂的磁纳米结构模型,计算不同δ掺杂位置及高度时电子的透射几率及自旋极化率,重点研究了该纳米结构中电子的自旋输运性质。结果表明,该磁纳米结构中可实现较显著的自旋极化效应,且δ掺杂的位置及高度均会对其中的电子输运性质产生影响。因此,理论上可以通过控制δ掺杂的位置及高度来获得实际需要的自旋极化强度,有助于新型自旋电子学器件的开发。     

铁磁/半导体/铁磁异质结中电子的自旋翻转及磁电阻效应

考虑半导体中自旋轨道耦合作用的自旋翻转效应及铁磁半导体边界处的界面势垒作用,研究了自旋极化电子在准一维铁磁/半导体/铁磁(F/S/F)异质结中的输运行为.数值结果表明,随着界面势垒的增大能够实现电子自旋的翻转.随着两边铁磁体磁化方向夹角的变化,磁电阻在夹角为π处出现正负转变,而且磁电阻正负值的绝对值关于夹角π不对称,这些现象均起源于Rashba自旋轨道耦合作用而不是Dresselhaus自旋轨道耦合作用.与Dresselhaus自旋轨道耦合作用相比,Rashba自旋轨道耦合作用更能增大磁电阻效应.     

与铁磁引线耦合的垂直双量子点中的自旋极化输运

研究与左右两个铁磁引线耦合的垂直双量子点系统中自旋极化流和自旋积累的性质。发现他们可以用外加偏压或两引线的磁化方向充分调节。在平行磁化方向时,电流的自旋极化率始终为正,并且敏感地依赖引线磁化率取值的相对大小。当磁化方向为反平行时,流的自旋极化率可正可负,在偏压等于正负库伦相互作用强度时分别出现谷和峰。自旋积累有相似的行为。尤其是在一个引线的磁化率为零时,会出现自旋二极管效应。     

极化磁化方程与负折射率材料

在新的极化磁化方程的基础上,在线性各向同性介质中,导出相对介电常数与相对磁导率之间的关系,解释极化现象和磁化现象是完全对称的,相对介电常数与相对磁导率可以同时为负,不可以一正一负．给出了介质中的洛仑兹力公式．根据能量守恒定律、介质中的洛仑兹力公式、介质极化磁化方程以及法拉第电磁感应定律,导出介质中的能流密度和介质中的能量密度．指出相对介电常数与相对磁导率同为负时,介质中能量密度仍为正．     

自旋轨道耦合系统中的电流导致的自旋极化

研究了二维Rashba自旋轨道耦合电子系统中的电流导致的自旋极化。对于δ函数形式的短程电子杂质散射,得出了和文献一致的结果。在远处杂质散射下,自旋极化将会强烈地依赖于电子密度,这个结果完全不同于短程势散射的情况。并且随着杂质距离的变大,自旋极化增强。在这种散射势的情况下,不再能够通过测量纵向电导和磁化强度的方法来确定样品的 Rashba 自旋轨道耦合系数。     

一种推导极化强度矢量■与磁化强度矢量■相对论变换式的新方法

运用普通物理方法推导了极化强度矢量P与磁化强度矢量M的相对论变换式，并对P、M构成的相对论不变量进行了讨论，从而加深了对P、M这两个物理量的理解。     

铁磁/半导体/铁磁异质结构的自旋极化输运

采用相干量子输运理论和传递矩阵方法,研究了具有不同自旋指向的极化电子渡越铁磁/半导体/铁磁异质结构的隧穿几率和自旋极化率.研究表明,隧穿几率和自旋极化率随半导体长度的改变发生周期性变化、随Rashba自旋轨道耦合强度的改变发生准周期变化,并且在2铁磁电极中磁矩取向平行时;选择适当的半导体的长度和Rashba自旋轨道耦合强度可以得到较大的自旋极化率.     

旋转磁场中的自旋演化及几何位相

讨论了自旋为1／2的粒子在旋转磁场中的演化．利用旋转坐标系方法精确求出了其演化波函数,并用这个精确解计算了共振和非共振情形下的自旋翻转率、自旋极化矢量以及非绝热几何位相．     

Electronic spin transport and spin precession in single graphene layers at room temperature

Electronic transport in single or a few layers of graphene is the subject of intense interest at present. The specific band structure of graphene, with its unique valley structure and Dirac neutrality point separating hole states from electron states, has led to the observation of new electronic transport phenomena such as anomalously quantized Hall effects, absence of weak localization and the existence of a minimum conductivity. In addition to dissipative transport, supercurrent transport has also been observed. Graphene might also be a promising material for spintronics and related applications, such as the realization of spin qubits, owing to the low intrinsic spin orbit interaction, as well as the low hyperfine interaction of the electron spins with the carbon nuclei. Here we report the observation of spin transport, as well as Larmor spin precession, over micrometre-scale distances in single graphene layers. The 'non-local' spin valve geometry was used in these experiments, employing four-terminal contact geometries with ferromagnetic cobalt electrodes making contact with the graphene sheet through a thin oxide layer. We observe clear bipolar (changing from positive to negative sign) spin signals that reflect the magnetization direction of all four electrodes, indicating that spin coherence extends underneath all of the contacts. No significant changes in the spin signals occur between 4.2 K, 77 K and room temperature. We extract a spin relaxation length between 1.5 and 2 mum at room temperature, only weakly dependent on charge density. The spin polarization of the ferromagnetic contacts is calculated from the measurements to be around ten per cent.     

GaAs中电子自旋极化的浓度依赖研究

采用时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱,研究本征GaAs中导带底附近电子初始自旋极化和自旋弛豫动力学.发现电子初始自旋极化度小于通常认为的0.5,并随光注入载流子浓度的增大而减小.假设右旋圆偏振光激发到导带的自旋取向,向上与向下电子浓度之比为13,理论计算的电子初始自旋极化度随载流子浓度变化关系与实验结果很好的符合.计算结果同时表明,带隙重整化效应对电子初始自旋极化度有较大影响,但电子初始自旋极化度小于0.5的现象并非起源于带隙重整化效应.     

Magnetization vector manipulation by electric fields

Conventional semiconductor devices use electric fields to control conductivity, a scalar quantity, for information processing. In magnetic materials, the direction of magnetization, a vector quantity, is of fundamental importance. In magnetic data storage, magnetization is manipulated with a current-generated magnetic field (Oersted-Ampère field), and spin current is being studied for use in non-volatile magnetic memories. To make control of magnetization fully compatible with semiconductor devices, it is highly desirable to control magnetization using electric fields. Conventionally, this is achieved by means of magnetostriction produced by mechanically generated strain through the use of piezoelectricity. Multiferroics have been widely studied in an alternative approach where ferroelectricity is combined with ferromagnetism. Magnetic-field control of electric polarization has been reported in these multiferroics using the magnetoelectric effect, but the inverse effect-direct electrical control of magnetization-has not so far been observed. Here we show that the manipulation of magnetization can be achieved solely by electric fields in a ferromagnetic semiconductor, (Ga,Mn)As. The magnetic anisotropy, which determines the magnetization direction, depends on the charge carrier (hole) concentration in (Ga,Mn)As. By applying an electric field using a metal-insulator-semiconductor structure, the hole concentration and, thereby, the magnetic anisotropy can be controlled, allowing manipulation of the magnetization direction.     

两光子的自旋态与纠缠态

用量子理论方法给出两光子的自旋态, 即通过2个单光子自旋态的直积并叠加得到两光子的自旋本征态, 从而给出两光子的纠缠态, 所得结果与用经典极化矢量表示的两光子纠缠态不同, 该结果可应用于量子通讯和量子计算中.     

受多体效应影响的平行双量子点结构中的自旋输运

采用非平衡态格林函数方法,研究了一个三电极的平行双量子点结构中由局域Rashba型自旋轨道耦合诱导的自旋极化的电子输运.结果发现,当电子从"源"电极经量子点区到两个"漏"电极时,它能根据自身的自旋态选择终端,即自旋极化和自旋分离可在这一结构同时实现.同时发现,量子点内的库仑相互作用对该体系的自旋输运性质有重要影响,其中有额外电极与之耦合的量子点中的库仑相互作用的强度对自旋输运起主要调节作用.