PT对称势下自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的能带结构

数值研究PT对称势下具有自旋轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚体的能带结构.用傅立叶配置法求解布洛赫能带,分析PT对称晶格势的深度、虚部相对大小、自旋轨道耦合强度和拉比耦合强度对能带结构的影响.结果表明,第一、二能带的上下边沿随晶格深度的增加而上升,但能带宽度变窄;当PT对称晶格势的虚部大于临界值时,第一和第二能带发生重叠;随着自旋轨道耦合强度的增大,第一和第二能带的上下边界均减小;拉比耦合强度对能带结构也具有重要影响.

一维自旋轨道耦合费米气体的研究进展

在超冷费米气体中,通过调节自旋轨道耦合的强度,使其与费米能量相当,可以产生许多新奇的量子效应。在过去几十年里,学者对于一维自旋轨道耦合诱导的费米气体进行了大量的理论和实验研究。与高维自旋轨道耦合相比,一维自旋轨道耦合虽然显得比较简单,但它是实验上探索基本量子物理现象的最可靠和最易行的工具。本文系统地整理了理论工作中一维自旋轨道耦合下费米气体的有趣物理现象。包括动力学振荡和孤子效应、拓扑超流、Majorana边缘态、铁磁相变和量子相位方面的理论研究。在实验中,如何实现自旋轨道耦合并且观测奇异现象,是研究的热点和难点问题。我们梳理了几种常见的实验方案和检测方法,最后对一维自旋轨道耦合诱导下费米气体方面的研究进行展望。一维自旋轨道耦合可以为初学者提供借鉴,有助于研究自旋轨道耦合调控的多体系统。本文期望为冷原子物理初学者深入理解自旋轨道耦合下多体系统的物理机制提供参考。

范德华体系以外配位化合物的自旋轨道耦合研究:决定^(2)P_(3/2)态进一步裂分的关键因素

本文报道了一项联合光电子能谱和理论计算的研究,探索碘原子与氩原子、氢氟酸、甲酸/乙酸、甘氨酸/甲基化甘氨酸衍生物等分子结合形成的配位化合物中的自旋轨道耦合现象.L.I^(-)(L=甲酸/乙酸化合物的低温光电子谱都呈现了三个清晰分辨的波峰,标识了三个自旋轨道耦合态的存在:分别为相应中性化合物中的X(1/2)、A(3/2)和B(1/2)态.X和A态的间距△E_(XA)都为0.10eV,而X和B态的间距△E_(XB)则分别为0.98和0.97eV.本文测得的裂分间距值与先前报道的不同的L·I^(·)(L=氩原子、氢氟酸、甘氨酸和甲基化甘氨酸)的值进行了比较,从而得出了涵盖以范德华力和由弱至强的氢键等多样的分子间相互作用为主导的化合物的自旋轨道耦合裂分规律:尽管不同类型化合物的△E_(XB)比较相似,但△E_(XA)对于配体类型和相互作用类型极其敏感,其数值范围涵盖了从5meV到150meV的跨度.总体而言,实验测得的自旋轨道耦合裂分间距与通过量子化学计算所得数值高度吻合,表明了△E_(XA)的大小与中性化合物的分子间相互作用强度成正相关而与键长成反比.

Kagome晶格拓扑超导态的自旋轨道耦合效应

该文基于Kagome晶格的紧束缚模型和Bogoliubov-de Gennes方程,使用数值对角化方法系统地研究了自旋轨道耦合(SOC)作用对Kagome晶格拓扑超导态的影响.通过计算得到的块体Kagome超导体的超导带隙(E_(gap))和陈数(N_(C)),以及Kagome纳米条带的能谱,深入分析了Rashba自旋轨道耦合(RSOC)和本征自旋轨道耦合(ISOC)在手性d+id波Kagome超导体中引起的拓扑相变以及边界态发生的演化.结果表明,RSOC可以引起N_(C)从4转变到-2的拓扑相变,并产生新的边界态,同时引发原来的边界态向拓扑平庸的演化.这种能够被ISOC破坏且穿过了零能级的平庸边界态导致了N_(C)与边界态数目的不对应.在ISOC和RSOC的共同作用下会引起丰富的拓扑相变,但ISOC不能破坏或产生受粒子空穴对称性保护的边界态,因此在边界态上无法反映这些拓扑相变.

自旋轨道耦合作用的等效磁场

自旋与电荷一样,是电子的固有属性,电子的周期性轨道运动产生的磁场与电子的自旋磁矩相互作用,这种磁相互作用就是自旋轨道相互作用。在原子物理学中,这种自旋轨道作用会影响原子光谱的精细结构,然而教材中缺少自旋轨道耦合作用在二维半导体材料中的微观描述。本文将引入Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合作用的哈密顿量,研究单电子在无外场下二维平面内运动,讨论一种或者两种自旋轨道耦合的哈密顿量表示。通过自旋与等效磁场耦合的塞曼能量表示,本文计算了本征态下不同自旋轨道耦合作用下的等效磁场,从而有助于探索二维半导体材料中不同自旋轨道耦合作用下的物理特性。

非血红素铁(Ⅲ)活化氧分子反应的自旋轨道耦合和零场分裂（英文）

采用密度泛函理论对原儿茶酚3,4-双加氧酶(3,4-PCD)活化O2分子的反应机理进行了探讨.初始复合物,六重态61的超快形成主要归因于电子交换诱导系间穿越(EISC),Fedz2:O2π*(z)是主要的交换通道,在Fe―O键长为0.2487nm处,交换重叠积分Sij=<dz2α|π*(z)β〉=0.3758.从六重态61形成四重态中间体41,有两种效应共存,即电子交换耦合作用和自旋轨道耦合(SOC)作用,且相互竞争.计算结果表明,自旋轨道耦合(SOC)作用起主导因素(SOC=353.16cm-1).至于O―O键的解离主要取决于儿茶酚(PCA)最高占据分子轨道(HOMO)的电子转移,非血红素酶的铁中心仅承担PCA向O2电子转移的缓冲作用.

中能重离子碰撞中的自旋轨道耦合

核的自旋轨道相互作用对解释原子核的幻数和壳结构十分重要。然而,一直以来,它只在核结构领域被广泛研究,在核反应过程中的效应通常被忽略。本文总结了近期第一次在描述中能重离子碰撞的IBUU(Isospin-dependent Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck)输运模型中引入核子的自旋自由度和核自旋轨道相互作用所产生的自旋相关平均场势的研究工作。我们发现,可以利用横向自旋差分流来研究核自旋轨道耦合,中质子的自旋差分流之差可以用来研究自旋轨道耦合的同位旋依赖性,而不同束流能量下高横向动量的自旋差分流则可以用来提取自旋轨道耦合的密度依赖性。中能重离子碰撞在不久的将来有望成为研究核自旋轨道相互作用的另一条有效途径。

含Rashba自旋轨道耦合效应的非均匀量子线的极化输运性质

采用递归格林函数法研究了含Rashba自旋轨道耦合(spin-orbit coupling,SOC)的窄-宽-窄形量子线的自旋极化输运性质.同时考虑了体系的结构和不同Rashba子带的混合对电子输运性质的影响,结果表明当电子的入射能量处在结构引起的Fano共振点时,能在出射端电极得到极化率较大的自旋极化电流,而且其大小可由自旋轨道耦合强度及系统的结构参数共同调节.这些效应说明所研究的体系也许能用来设计自旋过滤器件.

自旋轨道耦合与磁场对电子透射率的影响

研究了铁磁体-半导体-铁磁体(F/S/F)准一维系统中电子的透射率.得到如下结论:1)改变作用在2铁磁体上磁场方向角ρ和θ,电子透射率在满足ρ+θ=(2n+1)π时最小,ρ+θ=2nπ时最大(其中n=1,2,3,…).2)δ势垒起到了延迟电子共振隧穿峰到来的作用.3)改变半导体中电子的Rashba自旋轨道耦合常数α会使电子透射产生非周期性共振隧穿现象,并且随着a值的增大相邻共振隧穿峰的间距有增大的趋势.4)半导体长度的改变虽然不会使相邻共振隧穿峰的间距改变,但会使共振隧穿峰值发生变化.

介观物理的粒子自旋轨道耦合和量子几何相位

本文较系统地但并非全面地讨论粒子的自旋轨道耦合。从基本概念到在介观物理的一些应用，特别着重讨论了自旋轨道耦合和量子几何相位的关系，也从作者的观点评论现代文献的一些有关问题和概述作者及其研究合作者的一些工作。本文讨论很大部分内容并不局限在介观尺度，而是相当普通的，可供物理各个领域研究参考。

纳米环中基于自旋轨道耦合的自旋过滤效应

理论研究纳米尺度半导体量子环中的电子自旋极化输运现象。量子环的每个臂上生长一个半导体量子点,其中存在Rashba自旋轨道耦合相互作用。在外加磁通的联合作用下,流过体系的自旋朝上和朝下的电子将获得不同的相位,从而发生不同的干涉效应。在适当调控体系参数的情况下,只能有一种自旋取向的电子通过,即发生了自旋过滤效应。此结构能在现有的实验条件下实现,并有望能得到实际的应用。

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。

强自旋轨道耦合化合物Sr_(2-x)La_xIrO_4的掺杂和拉曼谱学

利用固相反应法成功制备了Sr_(2-x)La_xIrO_4系列掺杂样品,并详细研究了样品晶体结构随掺杂的演变.拉曼散射峰向高频移动和X射线衍射谱的结构精修数据发现随着掺杂量的增加,c轴晶格常数减小,顶角Ir—O1键键长随之减小,表明掺杂导致晶格收缩,而且IrO_6八面体畸变程度减弱.变温拉曼散射谱显示随着温度降低也出现蓝移现象,且与顶角氧相关的拉曼振动模式的蓝移在110 K附近出现明显跳变,表明在该温度附近出现了结构变化和磁性质转变.

弱Dresselhaus自旋轨道耦合量子线电导(英文)

在有效质量自由电子近似下,用散射矩阵方法计算了两端非绝热连接正常导体电极的弱D resselhaus自旋轨道耦合量子线的自旋电导.结果表明,由于Dresselhaus自旋轨道耦合作用,系统量子化电导平台在子带边缘呈振荡特性,并依赖于自旋轨道耦合强度与电极中的传播通道数以及量子线长度.

自旋轨道耦合效应及其应用研究

讨论了自旋轨道耦合效应的物理起源,介绍了两种不同性质的自旋轨道耦合效应,具体研究了磁性隧道结中自旋轨道耦合效应对电导的影响.

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.

Rashba自旋轨道耦合下宽量子线中的自旋流

利用硬壁限制势下Rashba自旋轨道耦合量子线波函数以及一个自旋流定义来计算宽量子线中的自旋流密度,得到了两个非零线自旋流密度分量及一个净自旋流密度,发现随着量子线通道数及Rashba自旋轨道耦合作用的增加以上三个自旋流密度会随之增强,此外利用自旋流产生的可被检测电场可提供一个对自旋流进行检测和调控的方法。

共心双环势阱中自旋轨道耦合作用玻色爱因斯坦凝聚体的基态研究

研究了共心双环势阱中,自旋轨道耦合下的玻色爱因斯坦凝聚体的基态结构,发现随着自旋轨道耦合的变化,耦合系统呈现出丰富的基态结构。仅在一个方向加入自旋轨道耦合并随之增大时,系统基态密度呈现不均匀的角相分离分布,其相图显示它们仍然为驻波态;随着另一个垂直方向自旋轨道耦合强度的引入并逐渐增大到与原来方向相同,形成各向同性自旋轨道耦合时,系统基态密度逐渐形成均匀角相分离分布,从相位图中研究发现,各向同性自旋轨道耦合作用使系统基态产生了大量涡旋。

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。

自旋轨道耦合因子对多重态能级次序的影响

利用微扰论方法计算出两个价电子自旋轨道相互作用的能级精细结构 ,对给定电子组态 ,经过LS耦合所形成的多重态能级的讨论 ,得出能级次序是由耦合因子A(LS)决定 ,并对He原子 1S2P态能级次序作了说明。