文档介绍：又论文题目学科ㄒ作者姓名指导教师所在学院李有泉提交日期具有自旋轨道耦合的低维系统中自旋输运的研究金佩卿理论物学院年月、
⑧具有自旋轨道耦合的低维系统中自旋输运的研究论文作者签名:指导教师签名:答辩委员会主席:委员答辩日期:年
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黼飙叩吖胁日⋯一躲卸研撕期:衫年逷孝嗡岛签字日期:.辽滥闟浙江大学研究生学位论文独创性声明学位论文版权使用授权书写过的研究成果,也不包含为获得浙江大学或其他教育机构的学位或证书而使本学位论文作者完全了解浙江大学有权保留并向国家有关部门或机构送交,本论文的复印件和磁盘,·允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江大学可以将学本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播,可以采用影印、缩印或学位论文作者签名:扫描等复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄊ导师签名:
容提要内自旋输运研究的基本问题。我们第一次从娣冻〉慕嵌榷哉庑┪侍饨了讨论。自旋轨道耦合可以被看作是娣妒啤N颐墙ǘ缱悠低持种意义上,娣妒圃谀厶械玫搅耸迪帧U庵肿龇ǖ囊桓龊么κ窍低车现,普遍定义的自旋流在娣冻∠侣阈湫问降牧苑匠獭NA私发,我们提出:类似于电荷密度与电流密度激发电磁场,自旋密度和自旋流密度可以看作是娣冻〉某≡础8霉娣冻』岫云毡槎ㄒ宓淖孕魇┘永嗨密度上的自旋力。当只有电磁场时,该自旋力会简单地退化为自旋电子学是在上世纪末迅速发展起来的一门交叉性学科,其主要内容是研究固态系统中自旋自由度的相干调控。它为开发具有高数据处理速率、低能耗以及高集成度等特点的新型电子器件提供了理论基础。自旋轨道相互作用将自旋自由度与载流子的运动耦合起来。这为实现自旋的电操控提供了一种有效的途径。本论文的前两章简要回顾了自旋电子学的兴起与发展,并概述了自旋霍尔效应等基于自旋轨道耦合的自旋输运现象。第三章至第七章则详细地介绍了我们在自旋轨道耦合系统中自旋输运方面的研究成果。对自旋流的控制与利用一直是自旋电子学的研究热点。在具有自旋轨道耦合的系统中,普遍定义的自旋流并不守恒。在此定义下,系统甚至会出现非零的平衡态自旋流。如何理解这些现象以及如何定义一个守恒的自旋流成为的、孕斓礼詈弦约凹粲Τ∮雜规范势联系起来。在这哈密顿量中只会出现规范势,而没有规范场。因此其数学形式十分简洁。我们发步理解该方程的物理意义,我们引入包含电荷和自旋自由度的四维内禀空间,并给出了四维流算符的形式。在此基础上,我们利用ɡ淼玫搅耸睾愕淖自旋流。除了普遍定义的自旋流,它还包含由娣冻√峁┑墓毕住J艽似于扭矩作用的自旋力,从而导致了它的不守恒。因此,守恒的总自旋流应该包含规范场给出的贡献。通过引入∏空帕浚颐强梢灾苯拥玫阶饔迷谧孕芏群妥孕Α5毕低持兄淮嬖谇慷染鹊腞黤自旋轨道耦合时,我们得到的自旋力与文献】利用半经典方法得到的结果一致。此外,我
们还研究了×娣冻∠碌墓斓懒髅芏取N颐侵赋觯捎谠谝话闱榭下和娣冻〉那慷瓤梢运婵占浔浠低车淖芙嵌坎⒉皇睾恪R虼耍为了建立一个直观的物理图像,我们从流体力学的角度研究典对应,并将自旋指向场的角速度与娣妒屏O灯鹄础U馕F毡槎ㄒ宓淖况,我们写下了描述场中单电子运动的经典方程。从该方程中相等的和孕斓礼詈鲜保孟低炒嬖谝恢中碌腟对称性H绻缱拥牟ㄊ嘎恪‰,其自旋将具有无穷长的弛豫时间。我们指了直观的解释。另一方面,从该经典方程我们还可以看出,即使娣冻〔随时间变化,但由于自旋指向矢量与绱懦〉鸟詈希缱咏ǜ惺艿胶钡文献,中,研究人员提出外电场可以在具有自旋轨道耦合的系统中诱普遍定义下的自旋流密度和轨道流密度的不守恒部分并不能相互抵消。中自旋运动的经典方程。我们将电子看作带电的微小陀螺,并引入单位长度的指向矢量代表其自旋方向。描述由许多微小陀螺组成的连续统的流体力学问题需要三个物理量:局域密度场、局域速度场以及局域指向场。通过比较同一时刻相邻位置之间以及同一位置相邻时刻之间的指向场,我们得到了指向场随时空的变化关系。在此基础上,我们给出了自旋流密度满足的协变形式连续性方程的经旋流的不守恒提供了经典的图像。基于此图像,我们研究了在三种不同形式的自旋轨道耦合下一维弹道系统中的自旋进动。结果表明,自旋进动强烈依赖于电子注入时的自旋极化方向。通过将指向场与单个电子的自旋方向联系起来并且考虑电子的受力情我们可以很容易地得到电子自旋不发生进动的条件。此时系统的自旋弛豫时间无穷长。等人指出,当处于豢善矫婺诘亩缱悠哂