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InAs/GaAs自组织量子点中极化子性质

考虑Rashab自旋-轨道相互作用对半导体量子点中极化子基态能量的影响．采用LLP中耦合的方法处理了电子-声子相互作用．结果表明由于Rashba效应的影响使得极化子的基态能量分列为上下两支而且Rashba自旋-轨道相互作用能与总的基态能及其它能量成分间的比例关系，随电子波矢K变化非常显著．Rashba自旋-轨道相互用作使得量子点中极化子基态能量在无任何外磁场的情况下发生分裂，所以完全不同于强磁场影响下的简单Zeeman效应，然而，自旋-轨道相互作用引起的分裂有时掺杂着Zeeman分裂。因此它引起的分裂属于复杂分裂．声子对总能量的贡献为负，由于声子的存在极化子争裂能较裸电子更为稳定．     

磁介质内抗磁性的起源

介质中的电子在外磁场的作用下,其绕核的轨道运动将发生变化,产生附加磁矩。本文讨论了在不同方向的外磁场作用下,电子的附加磁矩的方向均与磁场方向相反,由此导出介质的杭磁性起源于电子的附加磁矩。     

自由空间中一维W原子链的磁性

应用基于密度泛函理论的第一原理方法,对自由空间中的一维W原子链的磁性进行了计算.得到了考虑自旋轨道相互作用的铁磁,反铁磁以及螺旋磁性结构的一维W原子链的原子磁矩随原子间距的变化及相应的磁学性质,并与不考虑自旋轨道相互作用的情况做了对比.结果发现,原子链的原子磁矩在原子间距的一个小变化范围内有个跃升,最终趋于单原子磁矩;与体材料时不同,稳定的一维W原子链具有磁性,而且反铁磁W原子链的相对稳定性高;轨道磁矩在有近邻原子作用时出现,且极化方向与自旋极化方向相反.最后,也对W一维原子链的电磁性质进行了讨论.     

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。     

在外磁场中两链自旋梯子模型的自旋波与比热

应用Jordan-Wigner变换和格林函数方法讨论了在外磁场中带有阻挫的两链自旋梯子模型的自旋波、子晶格磁矩、内能及比热,获得了比热与温度、外磁场的关系。结果显示：自旋波与波矢七成余弦关系,与外磁场成线性关系;当温度,趋近于0．5K和0．42K时,比热有明显的跃变。     

YIG/Ta/CoTb/Pt多层膜中基于自旋轨道矩的全电学垂直磁矩翻转

自旋轨道矩为设计新型自旋电子存储和逻辑器件提供了物理基础,而实现零磁场自旋轨道矩操控磁矩翻转是此类自旋电子器件应用的物理基础.本工作在钇铁石榴石(Yttrium Iron Garnet, YIG)磁性绝缘薄膜层上生长了Ta/CoTb/Pt亚铁磁性多层膜,利用YIG磁性绝缘层对具有垂直磁各向异性的CoTb薄膜施加磁偶极相互作用场,再辅以Ta和Pt层中叠加的自旋轨道矩,实现零外场下对CoTb磁矩的操控和翻转.实验上通过反常霍尔效应及反常霍尔电阻测量脉冲电流诱导的磁化翻转行为,并在磁光克尔显微镜下观察到了脉冲电流驱动的磁畴壁运动特征,发现对于YIG/Ta/CoTb/Pt器件,由于受到底层YIG的影响,亚铁磁CoTb的磁畴以条纹状特征进行运动和完成磁化翻转,这与Si/Ta/CoTb/Pt薄膜磁化翻转特性存在显著区别.本文对于自旋电子低功耗器件尤其是全电学驱动的自旋轨道矩器件的研究,具有参考意义和潜在应用价值.     

外磁场和电流共同驱动的磁纳米柱中磁矩动力学

针对自由层与自旋极化层均为垂直磁各向异性材料的磁纳米柱结构,基于Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski(LLGS)方程,利用微磁学模拟方法,研究了外磁场和电流导致的自旋转矩效应所驱动的自由层磁矩翻转特性.模拟结果显示磁矩翻转曲线中出现了多个"凸起"的非正常翻转状态;且凸起区域出现的位置与外加磁场大小、纳米柱尺寸和垂直磁各向异性相关,而与极化层磁矩的倾角大小无关.在自旋极化层的磁矩倾角给定时,凸起区域出现的磁矩状态有亚稳态、振荡态、稳定态3种.给出建立了它们随磁场和极化层倾角变化的参数相图.     

为什么自由电子不能通过Stern-Gerlach实验极化?

众所周知，一束处于Ｓ态的氢原子通过Ｓｔｅｒｎ－Ｇｅｒｌａｃｈ实验中的不均匀磁场后分裂成两束．这两束氢原子中电子的自旋Ｓ在磁场方向上的分量分别为ｈ／２与一ｈ／２，即氢原子中的电子被完全极化了．但是，如果改用电子束重复上述实验，则电子束不能分裂成两束．尽管人们曾作过许多努力，自由电子通过Ｓｔｅｒｎ－Ｇｅｒｌａｃｈ实验极化的目的却始终不能实现．为什么？这是在量子力学教学中必须回答的问题．本文参考有关文献［１］作如下讨论．１电子束的宽度总是远大于它的德布洛意波长如图１所示，由Ｏ发射在ｙ方向加速并准直的一…     

非相对论量子力学中关于自旋的教学

非相对论量子力学中关于自旋的教学［坦］布赖思·威廉斯和特伦斯·罗柏逊等著牟大全译（枣庄在联合大学；ｚ７７１４８，山东省枣庄市）电子自旋的量子力学性质是一个非相对论量子系统的发展，电子磁矩真正的物理意义、原子电子的自旋轨道耦合能、电子角动量、达尔文修正...     

基于DMRG算法的自旋轨道耦合排斥费米气体的相变研究

用密度重整化群(DMRG)方法研究了自旋轨道耦合作用下的一维光学晶格与超晶格中的排斥费米气体的相变。研究发现在光晶格中,在自旋轨道耦合作用下发生Mott绝缘态与金属态之间的相变。在超晶格中,在自旋轨道耦合作用下发生Band绝缘态、电荷密度波(BCDW)态或Mott绝缘态与金属态之间的相变,并且通过相图分析了自旋轨道耦合强度和相互作用强度对相变的影响。     

旋量玻色-爱因斯坦凝聚体平均自旋在外场中的演化

利用平均场理论和单空间模近似,研究了总自旋F=1的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的平均自旋在外磁场的演化行为．理论研究结果表明平均自旋演化行为与对称相互作用无关;当处于不同量子态的粒子数不随时间变化时,体系自旋的行为由外磁场、反对称相互作用决定．     

多端口二维电子气输运特性研究

运用表面格林函数方法研究在多端口二维电子气系统中加入自旋轨道耦合的热电效应-自旋能斯特效应.数值计算表明:当Rashba与Dressehaus自旋轨道耦合强度取值不一样时,就会出现自旋能斯特效应,且随磁场的倒数呈现一系列的振荡结构,同时随着自旋轨道耦合强度的增大或磁场的减弱而增强.     

稳恒磁场对带电粒子运动的影响

本文在求解稳恒磁场中带电粒子的定态方程的基础上,得到磁场对带电粒子的两种效应——轨道磁矩的磁耦合效应和提供谐振子势效应,并就这两种效应对自由带电粒子和束缚带电粒子运动的影响进行讨论,说明自由带电粒子的逆磁性以及物质顺磁性,逆磁性的根源。     

计算处在一恒定均匀磁场■中的原子的能谱

在假设电子和场之间的相互作用势能远小于自旋—轨道耦合能量(“塞曼效应”),同时考虑电子自旋的情况下,计算处在一恒定均匀磁场ωH中的原子的能谱,得出比较有用的结论,对我们学习轨道角动量和精细结构,以及塞曼效应奠定了必要的理论基础。     

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.     

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.     

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.     

一维光学晶格中自旋轨道耦合的超冷费米气体

利用密度重整化群方法研究了自旋轨道耦合与Zeeman场同时存在时一维光学晶格中超冷费米气体的相变。研究发现,当只考虑Zeeman场时,Zeeman场的引入会使系统原有的超流态发生极化,而原有的绝缘态却不会发生极化。当只考虑自旋轨道耦合时,自旋轨道耦合的引入会使系统原有的绝缘态发生相变,使绝缘态变为超流态,而原有的超流态却不会发生相变。当两者同时存在时,自旋轨道耦合会压缩FFLO态并扩张超流态,而且会改变极化率。     

氢原子中静态电磁场角动量的研究

考察对电磁场角动量的两种定义:用坡印亭矢量定义角动量以及横场定义角动量表述为自旋、轨道角动量之和:和. 两种定义在自由场中虽然积分后结果相同, 但带来了不同的角动量密度, 而在相互作用场中两种定义甚至积分后的结果也不相同. 以氢原子为模型的静态场, 通过推导和数值计算, 确定两种定义带来的角动量差别. 横场定义中电磁场自旋、轨道角动量分量相消, 而对电子自旋没有贡献;而传统坡印亭矢量定义通过数字计算积分得到一个不为零的小量. 揭示两种表述本质上不同, 而横场定义下静态电磁场不提供角动量贡献显得更为合理. 同时引出对在核子内有夸克胶子更强的耦合, 也在更小限度范围内的胶子场角动量的研究, 我们的观测对胶子场在核子自旋上的贡献给了重要的线索.