自旋简并节线半金属中表面态诱导的自旋相关散射

拓扑节线半金属指的是电子的导带和价带在倒空间相交于一维的环或者线,其体能带拓扑体现在节线携带π的贝里相位.根据体边对应原理,在系统边界存在色散较弱的表面态,由节线在表面布里渊区的投影所包围,称为鼓面态.大部分节线半金属中,自旋-轨道耦合效应较弱,因此在单粒子图像下表面态不存在自旋构型.与此同时,鼓面态特有的弱散射也使得其中的电子间相互作用效应变得显著,并诱发铁磁失稳使得自旋简并的表面态发生自旋劈裂.本文考虑自旋简并的节线半金属中铁磁表面态导致的自旋相关散射,发现自旋劈裂的两个鼓面态均会导致共振的自旋翻转反射,该物理过程体现为自旋电导谱中的双峰结构.具体地,分别用散射矩阵和格林函数理论处理了普通金属和节线半金属异质结中表面态导致的散射问题,得到一致的结论.本文的工作指出了自旋简并节线半金属表面态依旧可以导致自旋相关输运,这为其输运探测和在自旋电子中的应用提供了新的思路.

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。

多晶La_(0.85)Na_(0.17)MnO_z晶界间自旋相关的输运性质

实验研究了晶粒间弱连接和致密连接的Ｌａ０．８５Ｎａ０．１７ＭｎＯｚ多晶样品的电磁性质，发现 弱连接的样品和致密连接的样品在居里温度以下的输运性质显著不同，弱连接的样品从居 里温度到 ７７ Ｋ在低场下具有较大的磁电阻，而致密连接的样品在低温的磁电阻几乎为零． 结合低温下的电阻率与外磁场的关系，可以得出，晶粒间的自旋相关的隧道效应对低温的 低场磁电阻起着重要作用．

自旋相关的电子隧穿和自旋极化

研究了电子的自旋相关的隧穿和极化 .在外加磁场的作用下 ,自旋向上的电子与自旋向下的电子具有不同的隧穿系数 .当电子的自旋方向与磁场方向相反时 ,其隧穿概率受到磁场的抑制而变小 ;反之 ,当两者平行时 ,电子的隧穿系数增大 .这种差异可以用本文中定义的自旋极化率来表示 .本文对不同磁场下的自旋极化率进行了计算 ,结果也表明当电子的动能较小时 ,这种自旋极化的效应越显著 .

SiN-SiC纳米薄膜自旋相关的塞贝克效应研究

热自旋电子学结合了自旋电子学和热电子学各自优势,对人类可持续发展具有十分重要的作用。本文提出了一种基于SiN-SiC纳米薄膜的新型热自旋电子学器件。发现在源极和漏极之间施加温度场,可以获得方向相反、大小几乎相同的具有自旋极化取向的电流,即为自旋相关塞贝克效应。而且,在热电荷流中还存在着热负微分电阻效应。这些发现为设计基于SiN-SiC纳米薄膜的高效率热自旋电子学器件提供了理论指导。

半无限深势阱中自旋相关玻色-爱因斯坦凝聚体的量子反射与干涉

玻色-爱因斯坦凝聚体与势垒或势阱的量子反射及干涉是考察宏观物质波奇特物性的最有效途径之一.利用传播子方法和基于冷原子实验广泛采用的飞行时间吸收成像方案,研究自旋相关玻色-爱因斯坦凝聚体在半无限深势阱中的反射和干涉演化动力学,得到了自旋相关的凝聚体波函数的严格解析解.结果表明,当自旋相关光晶格关闭后,非局域于不同格点中相同自旋态的物质波在自由膨胀过程中发生量子干涉,形成了对比度明显的干涉条纹.与此同时,扩张的自旋相关物质波包与半无限深势阱壁相遇发生量子反射,反射波与入射波产生二重干涉,在密度分布两边对称的局部位置出现剧烈的振荡,干涉条纹表现出显著的调制效应.分析讨论了自旋态、相干输运距离和相对相位等因素对干涉条纹的影响.该研究有助于促进对自旋相关凝聚体宏观量子特性的认识,为深入检验自旋相关光晶格中凝聚体干涉的理论模型和物理机理提供依据和新方案.

双原子分子激发态势能的自旋相关局域Hartree-Fock密度泛函理论方法

基于自旋相关局域Hartree-Fock(SLHF)势函数,本文提出了一种计算双原子分子激发态势能的密度泛函理论(DFT)方法,并将该方法应用于H+2和H2的激发态势能曲线的计算.在只考虑交换能的情况下,本文的DFT计算结果与文献中精确方法和Hartree-Fock(HF)方法的结果符合的非常好,说明采用SLHF势函数作为交换势的DFT方法是一个很好的计算激发态势能的方法.本文还计算和探讨了电子的关联势函数和关联能,发现传统的近似方法在较大核间距的情况下大大低估了电子的关联能.

量子点系统在铁磁耦合下的自旋相关输运

据国家自然科学基金委员会2003年1月16报道,中国科学院物理研究所国际量子结构中心张平、王玉鹏、薛其坤、谢心澄等人,探讨了量子点中的电子关联相互作用和自旋翻转散射对自旋隧穿输运的影响,在量子计算和自旋电子学领域取得最新的重要成果。他们的论文发表在 Physical Review Let-ters,2002,89:286803上。自从量子纠错编码被发现以后。

量子点接触中的一些自旋相关物理特性

对量子点接触中的一些自旋相关物理特性进行了理论研究，涉及铁磁点接触中的聚合力；铁磁纳米线中热电势；铁磁纳米电容器的电容；三维半导体纳米线中的噪声；铁磁／半导体／铁磁纳米线中的输运。首先对有关的背景知识和计算方法作了综述，然后简要地概述了研究结果。

Nd_(0.67)Sr_(0.33) MnO_y(y<3.0)中的自旋相关电致电阻效应

用固相反应法制备系列Nd0.67Sr0.33MnOy(y=3.00—2.80)多晶样品.样品输运性质表现出自旋相关电致电阻特征.对氧含量等于化学计量样品,在测量温度范围内电阻不随负载电流变化,I-V曲线符合线性欧姆定律.对氧含量低于化学计量样品,当高于某一特征温度时,电阻变化符合线性欧姆定律;但低于这一特征温度时,电阻大小与负载电流有关,I-V曲线偏离线性规律;在绝缘体-导体相转变点附近,样品电阻随负载电流增大而迅速减小,表现出巨大电致电阻效应.对于y=2.85样品,当电流从1μA增加到30μA时,电致电阻接近80%.这种自旋相关的电致电阻行为与氧含量和界面有很大关系.

自旋相关的Λ超子与核子间张量相互作用的首次观测

超核γ谱学国际合作组在用超球γ谱仪(Hyperball)进行的1Λ6O的γ射线谱学测量中,观察到由1Λ6O的6.6MeV12-激发态跃迁到基态自旋翻转二重态(11-和0-)之间的两条γ射线.由这两条γ射线的能量差得到基态二重态之间的能量间隔为26.4±1.6(统计误差)±0.5(系统误差)keV,并由此推导出ΛN之间的张量相互作用强度T=0.03MeV.实验还测定了Λ16O的12-激发态的激发能为6561.7±1.1(统计误差)±1.7(系统误差)keV.

自旋相关相对论修正对重夸克偶素性质的研究

自旋相关的相对论修正对有限温度下重夸克偶素的结合和分解的影响进行了讨论，结果表明精细和超精细相互作用特影响对重夸克偶素性质的预言，特别是对ηｃ和Ｊ／Ψ起着明显的作用。

量子点接触中的一些自旋相关物理特性（续）

对量子点接触中的一些自旋相关物理特性进行了理论研究，涉及铁磁点接触中的聚合力；铁磁纳米线中的热电势；铁磁纳米电容器的电容；三维半导体纳米线中的噪声；铁磁／半导体／铁磁纳米线中的输运。首先对有关的背景知识和计算方法作了综述，然后简要地概述了研究结果。

量子点接触中的一些自旋相关物理特性

对量子点接触中的一些自旋相关物理特性进行了理论研究，涉及铁磁点接触中的聚合力；铁磁纳米线中的热电势；铁磁纳米电容器的电容；三维半导体纳米线中的噪声；铁磁／半导体／铁磁纳米线中的输运。首先对有关的背景知识和计算方法做了综述，然后简要地概述了研究结果。

相互作用量子点的自旋相关输运

介绍了与磁性电极耦合的量子点的近藤共振、单电子能级自旋劈裂、磁化和线性电导等物理性质 .研究结果显示 ,当磁性电极磁矩取向相同的时候 ,线性电导在低温下呈现双峰结构 .而近藤共振和单电子能级的自旋劈裂都可以通过电极的内部磁化强度来控制 ,可以用来产生自旋阀效应 .

自旋相关光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体的基态

基于Gross-Pitaevskii方程数值研究自旋相关光晶格势和无限深势阱的联合势阱中玻色-爱因斯坦凝聚体的基态密度分布。重点讨论产生自旋相关光晶格势的两束激光传播方向和波数之比(?)对基态密度分布的影响。在两束激光的波数较小,两束光相向传播,且?<2时,两分量的基态密度条纹都是连续的,?≥2时,两分量的基态密度均出现不连续条纹。两束光垂直传播时,随着?的增大,组分1的基态密度从连续条纹逐渐转变为不连续条纹,组分2则正好相反。基态密度条纹数随着波数的增加而增多,但涡旋个数保持不变。

暗物质主晕与其子晕的自旋方向相关性研究

利用高精度大样本A冷暗物质（Acolddarkmatter，ACDM）宇宙学数值模拟的结果，对暗物质主晕与其子晕的自旋方向相关性进行了研究。本文用两者自旋方向夹角的余弦值（COSθ）作为指标，观察（COSθ）随两者之间距离以及红移的变化。若暗物质晕的自旋方向在空间随机分布，则按统计理论可得（COSθ）应为0；若（COSθ）大于0，则表示暗晕之间自旋方向正相关；若（COSθ）小于0，则表示暗晕之间自旋方向反相关。主要得到三个结果：第一，子晕自旋方向在空间的分布非随机，越靠近主晕内部，（COSθ）越大且为正值，与主晕的自旋方向相关性越强烈。当子晕与主晕质量相当时，在主晕的百分之一个维里半径（virialradiusl距离处，耦合信号非常强烈，（COS0）高达约0．8；而在主晕的维里半径距离处，相关性几乎不存在。第二，子晕与主晕的质量比越大，相关性越强烈。当子晕与主晕质量比相同时，对于不同质量主晕，如1011±0.5^M，1012±0.5^h-1^M，1013±0.5^h-1^M,10 14±0.5^h-1M（其中Me为太阳质量，九为无量纲哈勃常数），相关性曲线几乎重合。第三，该相关性不依赖于红移。但高红移处仍需更高精度模拟进一步验证。这是首次对暗物质主晕与其子晕自旋方向相关性进行的系统性研究，且相关强度较类似物理量的相关更强。末尾简要讨论了产生该相关性的可能原因和可深入进行的后续研究。

一种新的自旋量子效应——电流感应磁化翻转

电流感应的磁化翻转效应是近年来继巨磁阻效应(GMR)和隧道磁阻效应(TMR)之后提出的一种nm尺度下新的自旋相关效应,在无外加磁场的情况下,垂直于铁磁层平面的自旋极化电流就能引起铁磁层的磁化翻转。该效应有望被用于制作新型的电流操纵磁存储器件。报道了该效应的理论和实验的研究进展。

自旋电子学研究进展

自旋电子学是上世纪 90年代以来飞速发展起来的新兴学科。与传统的半导体电子器件相比 ,自旋电子器件具有非挥发性、低功耗和高集成度等优点。电子学、光学和磁学的融合发展更有望产生出自旋场效应晶体管、自旋发光二极管、自旋共振隧道器件、THz频率光学开关、调制器、编码器、解码器及用于量子计算、量子通信等装置的新型器件 ,从而触发一场信息技术革命。文中介绍了自旋电子学的若干最新研究进展。

自旋极化电子束及其应用

自旋极化电子束的获得,为自旋极化电子与原子碰撞符合实验研究奠定了基础,通过符合实验,已经能够获得电子原子碰撞的更多的信息,而且能够探测到碰撞过程中的自旋相关效应,并为分子结构及固体表面的研究提供了一种新的研究手段。