自旋三重态$Sr_{2}RuO_{4}$超导能隙的P波对称性

在三带模型下,考虑带间和带内的在位库伦排斥、洪特耦合以及带内的配对耦合势,采用RPA近似求解能隙方程,得到了$Sr_{2}RuO_{4}$三个能带上的自旋三重态能隙．计算结果表明,相互作用势在格点上表现为在位的排斥,以及近邻和次近邻格点之间的吸引．xy轨道的配对势近似呈四重旋转对称,而yz和zx轨道的配对势显著地以横向方式展开,呈二重旋转对称．同时,在自旋涨落和电荷涨落的作用下,电子之间的自旋三重态配对能成功再现$Sr_{2}RuO_{4}$的ｐ波形式的能隙结构．随着温度上升,能隙逐渐减小到0,得到转变温度与实验结果基本一致．     

环境对窄锯齿型石墨烯纳米带中边界带的影响

在描述自旋轨道耦合的紧束缚Kane-Mele模型的基础上,我们通过改变边界处原子间的跃迁系数来模拟环境对石墨烯纳米带边界带的影响.理论研究结果显示,对双边跃迁系数同等调控时,随着跃迁系数的增大,两个边界子能带的费米波矢都在向0.5靠近,能隙线性减小.进一步研究表明,通过单边调控原子间的跃迁系数,可对相应边界子能带的结构参数进行调控.     

二维两组分超冷费米气体中自旋轨道耦合引起的配对不平衡

应用泛函路径积分方法研究了自旋轨道耦合作用下的两组分费米气体在零温时的配对不平衡。通过鞍点处的热力学势得到能隙序参量方程与粒子数方程,求解自洽方程可以得到系统的一系列相变图,即热力学势、能隙参数、束缚能等一些物理量随着自旋轨道耦合系数之间的变化关系,得到了系统热力学势在不同的束缚能作用下的变化特征,粒子数的凝聚分数随耦合系数的变化。通过比较超流体的热力学势和相分离态来得到相图,分析了自旋轨道耦合对粒子数极化下的配对不平衡产生的影响。     

自旋-轨道耦合作用对共轭导电聚合物电子结构性质的影响

本章从理论上计算了Rashba自旋-轨道相互作用对有机聚合物电子结构性质的影响。发现自旋-轨道相互作用使一堆有机物中自旋沿歹方向的能带与自旋沿-y方向的能帝发生劈裂（一维有机链沿x方向，Rashba电场沿乏方向），这个劈裂不同于塞曼效应导致的能级劈裂，它并不消除自旋兼并；并使有机物聚合物的能带变宽、带隙变小，但由于有机物中自旋一轨道相互作用比较弱，变化并不明显。     

自旋轨道耦合驱动下二维质量不相等费米气体的拓扑相

用平均场理论研究了二维质量不相等费米气系统的零温特性,该系统具有equal-Rashba-Dresselhaus(ERD)型自旋轨道耦合作用和Zeeman场。在该系统中存在三种不同的超流相(US-0相、US-1相、US-2相),我们通过数值分析能隙方程和粒子数方程组成的自洽方程组,发现二维费米气系统的质量相差越大,Zeeman场对超流序参量Δ的抑制作用就会越强。在弱吸引相互作用区域,随着自旋轨道耦合强度的增加,US-2拓扑超流相会逐渐收缩。自旋轨道耦合强度一定情况下,质量比0λ≤1时,只有在弱吸引相互作用区域存在US-2拓扑超流相;当质量比λ1时,在弱相互作用区域和强相互作用区域都存在US-2拓扑超流相。     

Rashba效应影响下半导体量子点中弱耦合极化子的性质

采用改进的线性组合算符和幺正变换的方法研究Rashba效应影响下量子点中弱耦合极化子的性质.导出了Rashba效应影响下量子点中弱耦合极化子的振动频率、有效质量、基态分裂能和相互作用能.数值计算结果表明表明随Rashba自旋一轨道耦合常数αR的增加由于声子作用产生的附加能量能对零磁场下自旋分裂能的影响占有绝对优势.所以,研究Rashba自旋轨道相互作时声子的影响不可忽略.     

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．     

用微扰法计算氢原子能级的精细结构

<正> 自旋轨道耦合及相对论效应对氢原子能级的修正通常叫做精细结构。自旋轨道耦合能是考虑了电子与质子间的相对运动及电子自旋而产生的附加能量。相对论效应是指电子动能的相对论修正。一、自旋轨道耦合能在只考虑库仑相互作用的情况下,氢原子的电子与质子之间的相互作用能是     

Rashba效应影响下半导体量子点中强耦合极化子的声子平均数

采用改进的线性组合算符方法，研究了Rashba效应影响下半导体量子点中强耦合极化子的光学声子平均数．导出在电子-体纵光学声子（LO）强耦合时抛物量子点中极化子的光学声子平均数、振动频率、相互作用能和有效质量随受限强度和Rashba自旋-轨道耦合常数的变化．数值计算结果表明Rashba自旋-轨道相互作用使极化子的有效质量、基态能分裂为上下两支，随耦合常数的增加极化子基态能量、有效质量表现为增加和较少两种截然相反的情形；Rashba自旋-轨道相互作用影响下强耦合极化子的光学声子平均数随量子点的受限强度、电子声子耦合强度增大而增大，极化子的相互作用能随受限强度的增加先急剧增加，当达到极值后随受限强度的增加而急剧减少．     

简谐势+四次势阱中两组分自旋轨道耦合旋转玻色爱因斯坦凝聚体

采用中心差分和虚时演化数值实验方法研究了简谐势+四次势阱中自旋轨道耦合作用下的两分量旋转玻色爱因斯坦凝聚体。发现自旋轨道作用强度和原子种间相互作用对系统基态结构有着重要的影响,原子种间相互作用强度的增加可使系统从相混合变化成相分离;而自旋轨道耦合作用强度的增加,可使系统从相分离的状态变化成相混合,并产生涡旋、形成分块边界。     

Ge50Sn50有序合金压力下电子性质的计算机模拟

使用第一性原理和赝势方法研究了Ge50Sn50有序合金直到9GPa压力下的能带结构和带隙的压力依赖性。发现该合金的直接带隙随着压力的增大几乎是线性增加，在4．7GPa时达到最大值0．72eV：在该压力下发生直接带隙至间接带隙的转变，其导带在4．7GPa～8GPa时与Ge类似，在高于6．8GPa压力时与Si类似。同时还研究了自旋轨道耦合作用对合金能带结构的影响。     

三维Lieb lattice模型的能谱结构

Lieb lattice模型的特殊拓扑结构导致其具有异常的能谱结构,比如零能平带、低能下的狄拉克能谱等。选取2种三维Lieb lattice模型,分别写出其在动量空间中电子跃迁的哈密顿矩阵,将该哈密顿矩阵对角化可计算出其能谱。结果显示若不考虑自旋轨道耦合作用,其能谱图像由3条能带组成,且3条能带交于动量空间一点没有能带间隙。若在其次近邻跃迁上施加自旋轨道耦合作用则可以在能带间打开间隙,且随着自旋轨道耦合强度的增加其能带间隙也将逐渐增大。因此,可以得到结论三维Lieb lattice模型与二维Lieb lattice模型相似,若想在其能带间打开一个完整的能带间隙则可以在模型的次近邻跃迁上施加自旋轨道耦合作用。随着其能带间隙的打开,该模型所呈现出的物态也将由拓扑半金属态转变为拓扑绝缘体态。     

III族氮化物半导体异质结构中载流子的量子输运和自旋性质

III族氮化物半导体具有宽的直接带隙,很强的极化电场,优异的物理特性,是发展高频、高温、高功率电子器件和光电子器件的优选材料．同时,III族氮化物半导体有很长的电子自旋弛豫时间以及很高的居里温度,也成为近年来半导体自旋电子学研究的重要材料体系之一．本文介绍了用量子输运和自旋光电流方法对Gain基异质结构中载流子的量子输运和自旋性质的研究进展．对III族氮化物半导体中的能带结构,子带占据和散射,自旋分裂及自旋轨道耦合机制等进行了讨论．     

具有自旋轨道耦合的冷原子费米气中的拓扑超流和FFLO超流

研究了具有自旋轨道耦合的冷原子费米气在外磁场作用下的物理性质.通过自洽求解Bogoliubove-de Gennes方程,发现了在不同磁场强度和粒子填充数下,体系分别存在拓扑超流态和Fulde-Ferrell-LarkinOvchinnikov超流态.当体系处于拓扑超流态时,存在零能Majorana费米子.     

原子对称性和洪德定则

本文通过对原子中对称性的讨论,利用对称群链分类的原子状态波函数计算原子中电子间的库仑能和自旋——轨道相互作用能,从而证明在LS耦合情况下,洪德定则正是这种对称性的自然结果.预测了Z=104-109等原子的基项.     

锆酸锶掺Co后磁性质的第一性原理研究

本文使用在位库仑作用、局域密度近似下的投影缀加平面波方法,计算了钙钛矿材料锆酸锶(SrZrO3)正交相掺Co前后的晶体结构、电子能带结构及掺Co后的磁性质.结果表明:当Co-Co之间的间距L为0.4097nm,即最近邻,且体系为铁磁构型时对应的总能最低,表明Co掺杂进入钙钛矿B位后,容易出现Co离子的团簇聚集,出现铁磁性;电子能带结构图显示Co部分替代Zr4+后变为Co4+(3d5),相对于标准化合价的Co3+(3d6),有一条空的d轨道未占据,又由于掺杂Co后其d轨道与近邻O的p轨道有强烈杂化,有部分Co的d轨道及O的部分p轨道越过价带进入带隙,在0~2.60eV之间,自旋向上出现3条Co 3d能带,自旋向下出现7条Co 3d能带,且导带底向低能移动;部分Co离子替代钙钛矿B位的Zr4+后,体系出现磁性,由于Co离子形式化合价为+3,替代Zr4+后,这种空穴掺杂将在价带顶引入空的掺杂能级;态密度结果表明该能级为Co4+离子部分空的d轨道,通过O的p轨道,造成体系中Co3+、Co4+离子的出现,而它们之间的双交换耦合使得体系出现铁磁性.     

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.     

反绝热极限下MX链晶体中的量子晶格涨落效应:费米子自旋1/2态

相转变和对称破缺电荷密度波态的稳定性等物理特性决定于ＭＸ链系统的准一维、电子跃迁、电子－声子耦合和电子－电子相互作用。为讨论费米子自旋态ＭＸ 链系统的量子晶格涨落效应,从紧束缚Ｈａｍｉｌｔｏｎｉｓｎ模型出发,在反绝热极限条件下,采用Ｈａｒｔｒｅｅ－Ｆｏｃｋ近似,对ＭＸ链系统的电荷密度波序参量,绝缘相能隙,基态能量等进行了研究,并得到确定绝缘相能隙的自洽解方程。计算结果表明,在反绝热极限条件下,绝缘相能隙随电声子耦合强度的增大而增大,当电声子耦合强度达到临界值时,系统发生二聚化相变。     

过渡族与主族元素对Mn_2CoGa能带结构的双调控作用

通过第一性原理计算,研究了Mn和Sn双替位掺杂对Heusler结构Mn_2CoGa合金的能带调控作用。结果发现过渡族Mn替换Co元素掺入合金后,对两个自旋方向中的能隙有不同的影响,它能够有效的打开材料中自旋向上能带中的能隙,而对自旋向下能带中的能隙影响较小。主族Sn替换Ga元素掺入后能够极好地调整费米面的位置,并引起材料中原子自旋劈裂的变化。引入Sn元素造成的晶格膨胀则轻微地影响材料中的能隙宽度。通过成分调整,最终在Mn_(2.25)Co_(0.75)Ga_(0.5)Sn_(0.5)成分中,成功发现了自旋无带隙特性。     

钙钛矿结构材料SrHfO3的电子结构研究

在密度泛函理论框架下首先用局域自旋密度近似（LSDA）方法,研究了具有钙钛矿结构的材料SrHfO3的电子结构,发现Sr显示比较明显的离子特性,Hf和O之间由于杂化形成了共价键.得到该化合物的带隙为1.54 eV,磁矩为零.考虑Hf 5d局域电子之间的在位库仑相互作用（即采用LSDA＋U方法进行计算）后,磁矩依然为零,但态密度分布有明显的改变.计算结果表明,该材料中Hf 5d之间的在位库仑相互作用U为8.0 eV.