自旋对弱耦合库仑束缚磁极化子基态能量的影响

采用改进的线性组合算符和LLP正则变换方法,在计及反冲效应的情况下讨论了自旋对弱耦合库仑束缚磁极化子基态能量的影响。以GaP晶体为例进行计算,结果表明自旋对极化子基态能量的影响并不能总是忽略不计。自旋能是否可以忽略取决于能带电子的有效质量与自由电子的质量之比、晶体本身的性质、外磁场强度等因素。     

磁光克尔效应中的光子自旋分裂

光子自旋霍尔效应类似于电子系统中的电子自旋霍尔效应, 是在折射率梯度和光子分别扮演的外场和自旋电子的角色下, 由自旋-轨道相互作用而产生的光子自旋分裂现象. 光子自旋霍尔效应为操控光子提供了新的途径, 同时也提供了一种精确测量相关物理效应的方法. 本文研究了磁光克尔效应中光子自旋分裂现象, 建立了磁光克尔旋转与光子自旋霍尔效应之间的定量关系, 并通过弱测量系统观测了磁场作用下铁膜表面的光子自旋分裂位移, 得到相应的磁光旋转角, 验证了我们所推导的理论预测. 本文的研究成果为精确测量磁光克尔系数和磁光克尔旋转角提供了一种新方法.     

二维过渡金属二硫化物中自旋能谷耦合的谷电子学

电子的电荷自由度与自旋自由度是现代电子器件的基础核心之一。随着二维材料,尤其是二维过渡族硫化物(TMDCs)的研究深入,另一个自由度——能谷——也引起了人们极大的研究兴趣。由于TMDCs中自旋与能谷的强耦合,自旋(能谷)可以通过能谷(自旋)方便地进行调控和探测,为电子自旋和能谷的相关领域提供了新的手段和方法。文章首先对能谷自由度以及TMDCs中自旋与能谷的强耦合进行了介绍,然后介绍基于圆偏振光激发和自旋注入两种方式进行的自旋调控和探测的理论和实验工作,最后对基于能谷的自旋调控进行了总结和展望。     

转换反射中光自旋霍尔效应的自旋堆积方向

从理论上和实验上研究了转换反射中光自旋霍尔效应的自旋堆积方向的方法,建立了描述光束在空气-棱镜界面反射的自旋堆积模型,揭示了横移与光束入射偏振角的定性关系。研究发现,当入射角小于布儒斯特角时,随着入射偏振角的逐渐增大,自旋堆积的方向发生反转。而当入射角大于布儒斯特角时,自旋堆积的方向不再随入射偏振角的变化而反转。结果表明,在光束入射角为确定值且小于布儒斯特角的情况下,可以通过调控光束的入射偏振角转换自旋堆积的方向。转换自旋堆积方向的研究为有效调控光自旋霍尔效应提供了新的途径。     

二维电介质光子晶体中量子自旋与谷霍尔效应共存的研究

基于量子自旋霍尔或谷霍尔效应的拓扑光子结构具有对缺陷免疫和抑制背向散射的特性,对设计新型低损耗的光子器件起到了关键作用.本文巧妙设计了一种具有时间反演对称性的二维电介质光子晶体,实现了量子自旋霍尔效应和量子谷霍尔效应的共存.首先基于蜂巢结构排布的硅柱经过收缩扩张,打开了布里渊区Γ点的四重简并点形成拓扑平庸或非平庸的光子带隙,实现量子自旋霍尔效应.经过扩张后的蜂巢晶格演化成为Kagome结构,之后在Kagome晶格中加入正负扰动,打破光子晶体的空间反演对称性,导致布里渊区的非等价谷K和K′的简并点打开并出现完整带隙,实现了量子谷霍尔效应.数值计算结果表明,由拓扑平庸与非平庸、正扰动与负扰动的光子晶体组成的界面上可实现单向传输且对弯曲免疫的拓扑边缘态.最后,设计了基于两种效应共存的四通道系统,此系统为光学编码与稳健信号传输提供潜在方法,为电磁波的操纵提供了更大的灵活性.     

对称量子阱中极化子的有效质量和自陷能

采用变分微扰法,对量子阱中极化子的有效质量和自陷能进行了研究.考虑到阱对于电子波函数的量子限制效应和界面声子的影响,计算了各支声子与电子相互作用对自陷能的贡献,讨论了极化子的有效质量和自陷能随量子阱宽度的变化关系,进一步说明了量子阱的尺度效应和界面声子作用的重要性. 关键词：     

二维自旋轨道耦合电子气中持续自旋螺旋态的稳定性的研究

本文利用半经典的自旋密度矩阵方法对二维自旋轨道耦合电子气中持续自旋螺旋态的稳定性进行了一些研究, 重点研究了自旋螺旋态的寿命与其波矢、载流子迁移率、温度、自旋轨道耦合强度、外电场强度等因素之间的关系, 并将部分理论计算结果与最近的一些相关实验结果进行了比较,发现两者之间大致是符合的.     

声子色散和磁场对极性晶体中极化子自陷能的影响

利用线性组合算符和幺正变换相结合的方法,研究了声子色散和磁场对极性晶体中极化子振动频率和自陷能的影响.计及纵光学(LO)声子色散,在抛物近似下导出了极性晶体中极化子自陷能随电子-纵光学声子耦合常数、回旋共振频率和声子色散系数之间的变化关系.数值计算结果表明极化子自陷能随电子-纵光学声子耦合常数、回旋共振频率和声子色散系数的增大而增大.     

二维量子点中极化子的自旋弛豫

在考虑Rashba自旋-轨道耦合的条件下, 采用二次幺正变换和变分方法研究了二维抛物量子点中由于电子与体纵光学声子的耦合作用形成的极化子在基态Zeeman分裂能级上的自旋弛豫过程.这一过程主要是通过吸收或发射一个形变势或压电声学声子完成.具体分析了强、弱耦合两种极限下极化子自旋弛豫率与外磁场、量子点半径、Landau因子参数、Rashba自旋轨道耦合参数的变化关系. 关键词： 自旋弛豫 极化子 Rashba自旋轨道耦合 量子点     

自旋和声子之间相互作用对TlBr晶体中表面磁极化子性质的影响

在考虑电子自旋和声子之间相互作用的同时,采用线性组合算符和微扰法研究半无限TlBr晶体内表面磁极化子处于基态时的振动频率和诱生势与磁场B和距晶体表面距离(坐标)z之间的依赖关系.     

磁场中量子点内弱耦合磁极化子基态束缚能的温度依赖性

用线性组合算符法、LLP变换法和量子统计的方法,研究了温度对磁场中抛物量子点内弱耦合磁极化子的影响,得到了磁极化子基态能量和基态束缚能量与量子点的受限强度、回旋频率和温度的依赖关系。数值计算结果表明,磁极化子的基态束缚能量 E_b 随回旋频率ω_c的增加而增大,随温度参量γ的增加而减小, E_b 随γ的增加而减小的幅度,不仅与γ的取值范围有关,而且还与ω_c有显著关系, E_b 显著变化的γ范围随ω_c的增加而减小。     

磁场和库仑场对抛物量子点中弱耦合极化子激发态性质的影响

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了磁场和库仑场对抛物量子点中极化子激发态性质的影响。导出了抛物量子点中弱耦合束缚磁极化子的振动频率、第一内部激发态能量、激发能量与量子点的有效受限长度、库仑束缚势和磁场的回旋频率之间的变化关系。通过数值计算,结果表明:抛物量子点中弱耦合束缚极化子的振动频率、第一内部激发态能量、激发能量均随量子点的有效受限长度减小而迅速增大。随库仑束缚势增大而增大。随磁场的回旋频率的增加而增大。     

Detection of Magnetic Field Gradient and Single Spin Using Optically Levitated Nano-Particle in Vacuum

Optically levitated nano-particle with spins is a promising system for high-precision measurement and quantum information processing. We theoretically analyze the ratio between the fluctuation of particle's displacement caused by spins in magnetic field and caused by molecular collisions of the residual air. When the ratio is larger than unity, the displacement fluctuation of spins flipping can be remarkably detected. By theoretical analysis and numerical simulation, we propose and validate a scheme for the detection of gradient of the magnetic field by levitating ferromagnetic nano-particle, and also put forward a realizable detection scheme of the single spin by levitating nano-diamond particle with single nitrogen-vacancy(NV) centers.     

磁场对非对称量子点中束缚磁极化子性质的影响

采用线性组合算符和幺正变换方法研究磁场对非对称量子点中弱耦合束缚磁极化子性质的影响。导出量子点中弱耦合束缚磁极化子振动频率和基态能量随量子点的横向和纵向有效受限长度、库仑束缚势、磁场的回旋共振频率和电子-声子耦合强度的变化关系。数值计算结果表明:非对称量子点中弱耦合束缚磁极化子的振动频率和基态能量随量子点的横向和纵向有效受限长度的减小而迅速增大。振动频率随库仑束缚势和磁场的回旋共振频率的增加而增大。基态能量随库仑束缚势和电子-声子耦合强度的增加而减小。     

Magnetic field dependence of critical current density in YBa2Cu3O7

We have measured the transport critical current densityJ _cof sintered YBa₂Cu₃O₇, in various applied fields up to 185 Oe at 77 K. We find a sharp decay ofJ _cwith magnetic field. We show that this sharp decay is consistent with the low field hysteresis results of Groveret al. We argue that the observed field dependence is not caused by intragranular weak links.     

有机-无机杂化钙钛矿中的自旋输运和磁场效应

有机-无机杂化钙钛矿(OIHPs)是现阶段较为新颖的光电子材料之一,已被广泛地应用于太阳能电池和发光领域。然而,该类材料已被证实具有较强的自旋轨道耦合和Rashba效应,并且具备较高的载流子迁移率和消光系数。因此,这为实现自旋注入和自旋调控提供了重要依据。本文从三个方面对有机-无机杂化钙钛矿的自旋光电子学展开论述,首先是自旋极化电子在钙钛矿自旋器件中的输运研究以及铁磁-钙钛矿自旋界面研究;其次,是该材料在激发态下的磁场效应研究;最后,就钙钛矿自旋光电子学未来发展进行了探讨和评论。     

磁场和温度对束缚磁极化子有效质量的影响

研究强、弱耦合情形下,库仑场中束缚磁极化子的性质.采用改进的线性组合算符方法研究束缚磁极化子的振动频率和有效质量的温度依赖性,对RbCl晶体进行数值计算,结果表明:在强耦合情形下,束缚磁极化子的振动频率随温度的升高和磁场的增强而增加;有效质量随温度的增加而增加,但随磁场的增强而减少.     

非均匀外磁场下海森堡自旋链的热纠缠

研究了两量子比特海森堡XXX自旋链处于x方向的非均匀磁场时系统的纠缠特性,并用负度N来度量.得到N的解析表达式,并在此基础上进行数值计算.仔细讨论了均匀磁场B、非均匀磁场b、温度T和自旋耦合系数J对纠缠度N的影响.结果表明:N会随着■和T的增大而减小,但会随着J的增大而增大.同时,增大的J和b还会使临界磁场■和临界温度T_th变大,从而使系统中热纠缠存在的磁场范围和温度范围都变大.这一点在较大磁场和较高温度下需要纠缠具有实际意义.由此,我们可以通过调节B、b、T和J来控制热纠缠,这对固态系统中通过构建和选择参数调整系统的纠缠度具有一定的作用和意义.