HgTe/CdTe量子阱中自旋拓扑态的退相干效应

HgTe/CdTe量子阱是一种特殊的二维拓扑材料,其中的量子自旋霍尔效应在自旋电子器件应用方面极有潜力."工"字形四端口体系纵向非局域电阻阻值为0.25 h/e^2的特殊的量子化平台是判别量子自旋霍尔效应的有力证据.本文基于二维HgTe/CdTe量子阱模型,利用非平衡格林函数理论及Landauer-Büttiker公式计算非局域电阻,进而研究自旋拓扑态在非静态杂质作用下的退相干效应.计算同时考虑磁交换场和磁场的影响.研究发现,尽管磁交换场和外磁场会破坏时间反演对称性,但它们都仅改变拓扑带隙的宽度和相对位置,并不影响螺旋边缘态的拓扑性.而退相干杂质对自旋拓扑边缘态的影响则完全不同于铁磁和弱磁场.退相干效应不会影响拓扑带隙的位置和宽度,但是会影响拓扑边缘态的稳定性.其中,自旋不守恒的退相干杂质对螺旋边缘态的影响更为明显,轻微的退相干效应便会引起自旋翻转,从而引起自旋相反的背散射,最终破坏自旋霍尔边缘态.

百年磁光效应的新认识

磁光效应反映了光与磁之间最基本的相互作用,是凝聚态物理学中一个古老且迷人的研究议题。自1846年发现磁光法拉第效应至今,关于磁光效应的研究已经历了一个半世纪之久。文章将介绍磁光效应领域的三项最新研究进展。其一,磁光效应被发现可以存在于净磁化强度为零的反铁磁中,且表现出对矢量自旋手性的强烈依赖性。其二,磁光效应的物理起源被发现可以是与自旋轨道耦合和能带交换劈裂无关的标量自旋手性,即拓扑磁光效应;拓扑磁光效应可以进一步实现量子化,即量子拓扑磁光效应。其三,磁光效应被发现与非磁性原子位置变化引起的晶体手性密切相关,即晶体手性磁光效应。这三项研究进展突破了过去人们对磁光效应的传统认识,或将推动该领域的进一步发展。