一维方势垒中有Dresselhaus自旋轨道耦合的电子输运

根据有Dresselhaus自旋轨道耦合作用和外加偏压的电子哈密顿量,通过传递矩阵的方法计算势垒内和势垒外的波函数,从而计算出在有外加偏压情况下单势垒的电子隧穿透射系数,研究了Dresselhaus自旋轨道耦合作用及外加偏压对电子自旋输运的影响.     

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.     

有Dresselhaus和Rashba自旋轨道耦合的一维波导中自旋态和本征值的研究

理论研究存在不同门电压产生的Rashba自旋轨道耦合以及由结构中心反演不对称引起的Dresselhaus自旋轨道耦舍下一维波导中的电子自旋态，求出相应的本征值。并研究了不同形式的自旋轨道耦合在对电子输运的影响。研究结果表明，不同自旋轨道耦合将对电子的自旋态及自旋输运产生显著的影响。     

由Rashba效应和横向自旋轨道耦合诱发的量子点接触中的0.7反常结构研究（英文）

本文研究了在非对称限制势下由Rashba效应和横向自旋-轨道耦合诱发的量子点接触系统中的反常量子输运行为.研究发现,在一定范围的Rashba相互作用强度下,电导在0.8×2e~2/h附近有一个较弱的坪台.该坪台电导的值与非对称限制势的偏压有关.在某个范围的偏压下,它会随着偏压的增大而减小.另外,由于Rashba自旋-轨道耦合效应,在非对称限制势作用下电子将会自旋极化.因此,在没有任何外加磁场的情况下,采用纯电学手段即可做成量子点接触自旋偏振器.     

由Rashba效应和横向自旋轨道耦合诱发的量子点接触中的0.7反常结构研究

本文研究了在非对称限制势下由Rashba效应和横向自旋-轨道耦合诱发的量子点接触系统中的反常量子输运行为. 研究发现,在一定范围的Rashba相互作用强度下, 电导在0.8×2e2/h附近有一个较弱的坪台. 该坪台电导的值与非对称限制势的偏压有关. 在某个范围的偏压下, 它会随着偏压的增大而减小. 另外, 由于Rashba自旋-轨道耦合效应, 在非对称限制势作用下电子将会自旋极化. 因此, 在没有任何外加磁场的情况下, 采用纯电学手段即可做成量子点接触自旋偏振器.     

双势垒异质结构中自旋相关的散粒噪声

利用Landauer-Büttiker散射理论和传递矩阵方法研究了两端具有铁磁接触的双势垒异质结构(F/DB/F)中自旋相关的散粒噪声。计算结果表明:电流和散粒噪声随阱宽的增加发生周期性的振荡,随着垒厚的增加产生了明显的相位差,与自旋向上电子相比,垒厚对自旋向下电子的电流和散粒噪声影响更大。Rashba自旋轨道耦合强度的增加加大了电流和散粒噪声的振荡频率。偏压的增加减小了电流和散粒噪声的振荡频率,增大了电流和散粒噪声的峰谷比和峰值。电流和散粒噪声随自旋轨道耦合强度和偏压的变化强烈依赖于两铁磁电极中磁化方向的夹角。     

在Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合相互作用下二端双通道中的局域自旋极化研究

研究二端双通道结构中同时存在Rashba和Dresselhaus两种自旋轨道耦合相互作用情况下的电子局域自旋极化.本结构中所产生的局域自旋极化是由量子干涉效应和自旋轨道耦合共同导致的,因此可以通过调节结构参数和门电压的大小来改变局域自旋极化的大小.在适当选取某些参数的情况下.局域自旋极化可以达到0.33,可以用于自旋过滤器和信息储存器件.     

介观环中有Dresselhause自旋-轨道耦合效应的持续自旋流

在介观半导体环中,自旋-轨道耦合的存在直接影响持续自旋流的流动.作为自旋分裂的结果,持续自旋流并不与电荷流成一定的比例.我们研究有Dresselhaus自旋-轨道相互作用存在的介观半导体环中持续自旋流的性质.     

双量子阱中有自旋轨道耦合的场助电子共振隧穿

研究在自旋轨道耦合和周期振动场的作用下,电子隧穿双量子阱结构的透射系数和自旋极化率．通过数值计算发现：隧穿后电子的自旋简并消除,得到与自旋相关的共振峰．电子隧穿宽势阱时出现对称的Breit-Wigner共振峰,而隧穿窄势阱时出现不对称的Fano共振峰．研究也发现通过调节入射能量和中间势垒的宽度,可以改变共振峰的振幅和位置．利用这个原理可以设计可调的自旋过滤器,实现对自旋的调控．     

自旋轨道耦合对串联双量子点电子全计数统计特性的影响

基于粒子数分辨的量子主方程,研究了具有自旋轨道耦合效应的串联双量子点体系的电子计数统计特性。通过分析电极的自旋极化率、量子点的点间隧穿耦合强度以及其能级失谐对前三阶累积矩的影响,发现当量子点的点间隧穿耦合强度与量子点电极耦合强度处于同一量级,且两个量子点的能级失谐大于其自旋轨道耦合强度数倍(约5~10)时,对于电极自旋极化率较大的情形,在仅有单占据态到空占据态参与电子输运的偏压区域内,自旋轨道耦合效应对电流的前三阶累积矩,尤其是高阶累积矩,有一个明显的影响。特别是,通过调节两个量子点的能级失谐,可以找到一个高阶电流累积矩基本上与自旋轨道耦合强度成正比的区域。因此,可以基于电流高阶累积矩定性获取串联双量子点的自旋轨道耦合参数,为其在固态量子计算中的应用提供理论基础。     

考虑Rashba效应自组织量子点中极化子性质

在对半导体量子点的研究中考虑自旋一轨道相互作用对极化子基态能量的影响．采用LLP变分的方法研究了电子一声子相互作用．结果表明声子对极化子基态能量起了很重要的作用,而且由于极化子分裂能对极化子基态能量的贡献很大,故在量子点中研究极化子性质时不可忽略极化子分裂能的影响．自旋分裂能随动量增加呈抛物线型增加．随Rashba自旋轨道耦合常数的增加极化子基态能量表现为增加和减少两种截然相反的情况,而两个分裂态中自旋向下的能态更稳定．Rashba效应不可忽略．     

近邻和四自旋相互作用对铁电体畴结构影响的模拟

在二维Ising模型基础上,采用蒙特卡罗方法研究了二自旋和四自旋相互作用下,铁电体畴结构的动态演化和极化反转过程。数值模拟结果表明二自旋相互作用下极化反转过程中显示不出明显的畴纵向生长趋势。而四自旋相互作用下,方型的四自旋相互作用对于畴的纵向生长起主要作用,T型的四自旋相互作用可以导致反铁电相的出现。     

三终端量子点环中的自旋极化输运

利用非平衡态格林函数方法,研究了一个存在局域Rashba自旋轨道耦合作用的三电极量子点环结构中的电子输运性质.结果发现,Rashba自旋轨道耦合作用引起的自旋相关的量子干涉效应能够在电极中产生自旋流.这种自旋流的大小、方向以及自旋极化度等性质可以通过纯电学手段改变系统参数来加以调控.在适当选择这些参数时,电极中甚至可以产生完全自旋极化流或纯自旋流.这些效应说明我们所研究的系统可用来设计纯电学的自旋流产生装置.     

Optical pumping of a single hole spin in a quantum dot

The spin of an electron is a natural two-level system for realizing a quantum bit in the solid state. For an electron trapped in a semiconductor quantum dot, strong quantum confinement highly suppresses the detrimental effect of phonon-related spin relaxation. However, this advantage is offset by the hyperfine interaction between the electron spin and the 10(4) to 10(6) spins of the host nuclei in the quantum dot. Random fluctuations in the nuclear spin ensemble lead to fast spin decoherence in about ten nanoseconds. Spin-echo techniques have been used to mitigate the hyperfine interaction, but completely cancelling the effect is more attractive. In principle, polarizing all the nuclear spins can achieve this but is very difficult to realize in practice. Exploring materials with zero-spin nuclei is another option, and carbon nanotubes, graphene quantum dots and silicon have been proposed. An alternative is to use a semiconductor hole. Unlike an electron, a valence hole in a quantum dot has an atomic p orbital which conveniently goes to zero at the location of all the nuclei, massively suppressing the interaction with the nuclear spins. Furthermore, in a quantum dot with strong strain and strong quantization, the heavy hole with spin-3/2 behaves as a spin-1/2 system and spin decoherence mechanisms are weak. We demonstrate here high fidelity (about 99 per cent) initialization of a single hole spin confined to a self-assembled quantum dot by optical pumping. Our scheme works even at zero magnetic field, demonstrating a negligible hole spin hyperfine interaction. We determine a hole spin relaxation time at low field of about one millisecond. These results suggest a route to the realization of solid-state quantum networks that can intra-convert the spin state with the polarization of a photon.     

自旋密度波对有次近邻互作用超导体的影响

本文研究具有次近邻互作用的2 1维BCS型超导体与自旋密度波共存的系统。在平均场近似下,应用含温度格林函数方法讨论自旋密度波序参量M对超导相变温度Tc的影响。计算表明不可能出现自旅密度波提高Tc的情况,而当M较大时,往往破坏超导电性。     

量子点体系中自旋过滤、自旋流产生和自旋注入

自旋电子学是一门新兴的交叉学科,其中心主题就是对固体电子系统中电子的自旋自由度进行有效地操作和控制.量子点体系中的自旋效应近期受到了理论和实验较多的关注.本文着重介绍了自旋轨道耦合效应对量子点体系输运性质的影响,探讨了怎样利用自旋轨道耦合效应来实现对自旋的有效过滤和纯自旋流产生.基于四铁磁端双量子点体系中电子的交换相互作用机制,指出了一种可以显著提高从铁磁金属到半导体量子点自旋注入效率的新方法.     

含时磁场下具有单轴各向异性交换作用双自旋系统的Berry相位

讨论了含时磁场下具有单轴各向异性交换作用双自旋系统的瞬时本征态及其绝热周期演化下的Berry相位,并由此分析了单轴各向异性交换作用对自旋系统Berry相位的影响.     

磁颗粒复合体系中的反常霍耳效应

巨磁阻和反常霍耳效应都是与电子自旋相关散射有关的磁输运现象,应用扩展的有效介质近似方法和双通道模型,研究了磁颗粒复合体系中的反常霍耳效应,它源于旋轨耦合作用引起的电子非对称自旋相关散射。从理论上计算了反常霍耳效应与磁性颗粒尺寸关系,得到与实验基本相符的结果。在反常霍耳效应与磁颗粒浓度关系的研究中,发现在巨磁阻峰值浓度附近出现最佳的反常霍耳效应。     

Rashba自旋轨道耦合对电子自旋磁化率的影响

研究了哈伯德强关联系统中，Rashba自旋轨道耦合(R-SOC)对二维正方晶格的自旋磁化率的影响.在线性响应理论中，自旋磁化率可以表示为推迟格林函数.对它所遵守的运动方程做哈特利-福克近似(HFA)和无规位相近似(RPA), 再通过数值求解可得自旋磁化率.结果表明:没有R-SOC的静态磁化率Reχ( q , ω=0)随着库伦排斥势U的增大而增大，随温度T的增大而减小，库伦排斥势和温度对动态磁化率Reχ( q , ω=0)也有相似的影响.在加入R-SOC后，自旋轨道耦合的自旋磁化率实部在 q =0附近形成了平底，而且平底宽度随V_SO的增加而增大.同时自旋磁化率的虚部在平底边沿上呈现剧烈起伏.该效应可作为材料的自旋轨道耦合的显著标志.