自旋轨道互作用与介观环中的持续流

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近年来介观环中的持续电流和持续自旋流问题引起了越来越多的关注。当磁通垂直于环面穿过环心时,介观环内将产生持续电流,而持续自旋流的产生通常与自旋轨道互作用分不开。本文主要研究了自旋轨道耦合环中的持续自旋流,以及由超导与二维电子气组成的混杂环中的持续电流,其中二维电子气部分考虑Rashba自旋轨道耦合。   在第一章中,简要介绍了与本文有关的理论背景,研究进展,以及文中涉及到的重要物理概念和理论方法。   在第二章中,作为练习重复了Meijer和Sun等人的工作,推导了准一维环的哈密顿量在极坐标下的表示,计算了由正常部分和Rashba自旋轨道耦合部分组成的准一维二维电子气环中的自旋流。Rashba自旋轨道耦合导致系统能级劈裂,分析了能级劈裂随自旋轨道耦合强度以及自旋轨道耦合部分所占比例的变化关系。因为没有外加磁通穿过环心,所以环内总的电流为零,但是由于Rashba自旋轨道耦合的存在导致环内出现总电流为零的纯自旋流。在零温条件下,计算了环内的持续自旋流。   在第三章中,计算了由超导与二维电子气组成的并有磁通穿过环心的准一维混杂环中的持续电流,其中二维电子气部分考虑Rashba自旋轨道耦合。首先解析地求出了元激发谱和持续电流的表达式,接着分析了超导部分长度和Rashba自旋轨道耦合强度对元激发谱和持续电流的影响。在该混杂环中,存在超导与自旋轨道耦合相互竞争的现象,并且超导部分长度对竞争结果起决定性作用。当超导部分长度大于五倍超导相干长度时,由自旋轨道耦合导致的能级劈裂在能隙内部将消失,零温时由自旋轨道耦合导致的持续电流峰值也将消失。最后分析了有限温情况下的持续电流。  
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