文档介绍：浙江师范大学
硕士学位论文
反常霍尔效应和自旋霍尔效应的理论介绍和比较研究
姓名:张俊杰
申请学位级别:硕士
专业:理论物理
指导教师:蒋永进
20090530
反常霍尔效应和自旋霍尔效应的理论介绍和比较研究摘要众所周知,发现于十九世纪末的导电系统的霍尔效应是一个普遍的电磁学效应,它是磁场作用于载流子的洛伦兹力在宏观上的一种表现。在实验上,霍尔效应是载流子的类型和密度测量等技术手段的物理基础。本文将讨论与霍尔效应相关的两个效应,铁磁金属的反常霍尔效应和自旋霍尔效应。以上两类现象都和霍尔效应有关。由于问题的复杂性和重要性,人们在传统输运理论基础上,创造各种新的概念方法体系,来研究这些现象。本论文将有选择地综述其中的一些主要对现今已经发展起来的理论和方法进行总结和比较,探讨它们的优缺点、等价性、典理论的玻尔兹曼方程。其理论基于将电子运动的量子态看成波包,并受测不准量的变化,而使系统外界对准粒子的影响服从经典理论。然后根据费米分布统计函数而导出玻尔兹曼电导率方程。然后,重点介绍了准经典理论的近期进展。主要是从贝里相角度出发重新审视最早岢龅哪谫骰疲⑷衔T诤芏率决定了霍尔电导率。在新的运动方程中,第二项产生的反常速度与外磁场的内禀根源。随后介绍了基于量子机制的严格的输运理论,介绍了线性响应理论法和—公式在反常霍尔效应中应用的等价性。其中重点探讨了内禀机制和边跳机制的解释中两种方法是等价的,发现虽然两种方法的理论机制不同,研究方法。并且,我们将对两种不同的介观输运方法进行了比较研究。在前些年理论方法,然后也将给出我们自己在介观输运方法方面的一点研究结果。并通过能否互补等问题,能够应用的条件,为理论的进一步发展提供基础。本论文首先介绍了霍尔效应的理论发展历史,及对反常霍尔效应与自旋霍尔效应的一些理论解释和存在的问题。在第轮惺紫冉樯芰朔闯;舳вΦ淖季原理限制,将波包的位置平均值和动量平均值的变化看作一个准粒子的位置和动情形下反常霍尔效应主要是由内禀机制引起的,即动量空间布洛赫函数的贝里曲无关,方向垂直于外电场钦飧龇闯K俣雀龊嵯虻绲悸霍尔电导率及由此发展起来的—电导率公式。进而,我们介绍准经典玻尔兹曼方但是可以得出相同的结论。论文的第拢颐羌蛞=樯茏孕舳вχ械募钢
关键词:反常霍尔效应:自旋霍尔效应;玻尔兹曼方程;.公的自旋霍尔效应相关的一些研究工作中,人们分别利用了基于瞧胶蚅狟散射波函数的方法研究了典型半导体系统中的自旋输运问题。就我们所知,对这两种方法的异同从未有人给出过研究。我们提供系统的非平衡格林函数公式。我们还将阐明,对于无相互作用问题,这两个等价的工具虽然在哲学上有不同的意义,但是,在理论应用上却可以相互补充。论文了一个从痵散射波函数中导出的用于无多体相互作用的介观最后,我们对这两个领域的研究进行了简单的总结和展望。式;散射波函数方法
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研宄生签名:净多野疵捍ビ缟椋琻妒嗍:、传播论文的金都或部分内容。保密琂学位沧文在解密后遵守此鼢泌。的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了翊狻本人完全了解浙江师范大学有关保留、使刚学位论文的规定,即:学校有权徕留送交论文的复印件和电子文档,允许论文被查阅和借阅,可以采用影印、缩印或扫描等手段保存、汇编学位论文。同意浙江:师蓖大学可以用不同方式在不同‘’、⋯,
霍尔效应的发现川第乱在实验中观测到常规霍尔效应。在紧接的两年内,他测量铁、钴、镍等铁磁性材料时发现了三个新的特点:舳凳仍缙诓饬霍尔电压与外加磁场不再有线性关系,而且,当磁化强度达到饱和时,它就变成常数。这三个特性实际上标志了反常霍尔效应的发现。一个非磁性的金属或半导体薄片在外加电场痛懦时,材料中的载流子从而在这个方向产生一横向霍尔电压:嵯蚧舳缱杪室裕拇笮∫览低饧哟风,其中心称为常规霍尔系数,它的大小与载流子数成反比,符号取决于载流子的类型,这就是常规霍尔效应。然而铁磁性的金属材料样品里,横向电阻率尸。,的小有关的反常项,当样品达