电子在具有自旋-轨道耦合的介观网络和介观环中的输运性质

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本文对具有自旋-轨道耦合和无序的介观网络和介观环的输运性质进行了理论研究,目的在于揭示介观系统中的新效应及其物理机制,并为设计和实现具有优良性能的量子器件提供物理模型和理论依据。   介观系统是介于宏观和微观之间的系统,其确切的尺度范围应视所研究的物性和所处的温度而定。在20世纪50年代初期,对于直径为微米量级的圆柱薄膜和小线圈的电导的研究,观察到一系列反映电子波相干性的引入注目的新效应,从而建立了介观系统物理学。二十世纪八十年代以来,介观系统的研究已逐步成为凝聚态物理学的一个新领域。   第一章回顾了介观系统中的主要奇特的物理现象和理论和实验方面的研究进展,介绍了介观系统的特征长度-费米波长、相位相干长度和平均自由程和一些基本概念。详细介绍了介观现象中著名的AB效应。同时还详细介绍了介观系统主要的的研究方法Landauer-Büttiker公式和量子波导理论及其应用。   第二章,我们量子波导理论和Landauer-Büttiker公式求的系统的电阻以及平均电阻率,通过平均电阻率和系统尺度的关系给出系统的定域性特征。结果表明,在具有自旋-轨道耦合的情况下,弱无序不足以产生局域化,在强无序的情况下,随着尺寸的的增大会产生局域化。在仅有自旋-轨道耦合或在仅有无序的情况下,电子态都是扩展的,这说明,局域化是自旋-轨道和无序相互的结果。   在第三章,我们运用量子波导理论研究了具有自旋-轨道耦合和非对称的连接两根导线的开放环,自旋-轨道耦合产生AC相从而产生绕环持续自旋流,上下支的长度不同导致了绕环的持续电流,调解入射电子的能量到透射系数的尖锐最大值点附近,持续自旋流被放大,在透射系数的尖锐零点附近,持续电流被放大。这些放大都依赖于自旋-轨道耦合和非对称性。调解自旋-轨道耦合强度和系统的非对称性可以操纵和控制持续流的大小和方向。
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