Quantum Transport of Dirac fermions in graphene with a spatially varying Rashba spin-orbit coupling
我们从理论上研究电子输运通过一个区域与非均匀Rashba自旋轨道（RSO）耦合放置在两个正常的区域之间的单层石墨烯。非均匀RSO区域的特征在于其边界内的RSO强度线性变化，而中心区域的RSO强度恒定。我们计算的传输矩阵的方法内的传输特性。结果表明，电导振荡的幅度减小，同时电导的幅度增加，增加边界厚度。我们还研究了Fano因子如何通过RSO区域的边界厚度进行修正。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall
Spin transport of electrons through quantum wires with spatially-modulated strength of the Rashba spin-orbit interaction
我们研究了自旋极化电子通过Rashba自旋轨道相互作用（SOI）强度空间调制的量子线的弹道输运。考虑到SOI引起的两个最低子带之间的子带混合。简化的近似表达式的传输得到的电子能量接近底部的第一个子带和附近的值，其中两个最低的子带发生的反交叉。在SOI强度周期性变化的结构中，当只占据一个子带时，发现{ \it方波}对自旋传输的调制，并讨论了它在自旋晶体管中的可能应用。当两个子带被占用时，SOI界面的存在以及子带混合强烈影响传输。
2004-01-19 cond-mat.mes-hall
Electrically Controlled Spin Injection from Giant Rashba Spin-Orbit Conductor BiTeBr
铁磁材料是自旋电子器件中广泛使用的自旋极化电子源，自旋极化电子源可以通过外加磁场或自旋转移矩的方法来控制。然而，随着对更小和更快的自旋电子元件的需求增加，利用自旋轨道现象提供了有前途的替代方案。具有独特自旋织构的新材料是非常期望的，因为期望自旋极化的全电产生和控制，其中极化的强度以及任意取向可以在不使用磁场的情况下被限定。在这项工作中，我们使用一种新的自旋轨道晶体BiTeBr用于此目的。由于其巨大的Rashba自旋分裂，体自旋极化在室温下由电流产生。将BiTeBr晶体集成到石墨烯自旋阀器件中，我们首次证明了它可以作为电流控制的自旋注入器，为未来自旋电子学在集成电路中的应用开辟了新的途径。
2020-08-31 cond-mat.mes-hall
Majorana and fractionally charged bound states in 1-D Rashba nanowire under spatially varying Zeeman fields
研究了一维Rashba纳米线在空间变化的塞曼场作用下与$s$波超导衬底耦合时的拓扑相变。我们表明，该系统支持Majorana束缚态（MBS）和分数电荷束缚态（FBS）的Jackiw-Rebbi型。通过将塞曼哈密顿量分解为多个螺旋分量，我们发现每个螺旋分量都对应一个拓扑区域，其特征是出现了多螺旋分支。FBS出现在由任何两个具有不同拓扑构型的螺旋组分所产生的重叠间隙区域中，类似于SSH模型中的结处形成的那些。然后，我们开发了一个通用的标准的MBS和FBS的发生条件。我们的研究结果表明，大的Rashba自旋轨道耦合振幅或在弱塞曼场的存在下，系统有利于MBS，否则FBS更有利。最后，我们证明了零能束缚态的自旋分量在垂直于Rashba矢量的平面内是极化的，并且这种极化随塞曼场相位的变化而振荡.
2014-09-22 cond-mat.mes-hall
Supercurrent generation by spin injection in an s-wave superconductor-Rashba metal bilayer
计算了薄超导体和Rashba金属层混合系统的自旋电流（逆Edelstein）和逆自旋霍尔效应。这些效应是由注入正常金属层的非平衡自旋极化产生的。这种极化产生了一个电势，该电势在某个特征长度内弛豫，这是由Andreev反射确定的。在这个长度内，正常层中准粒子的耗散电流转变为超电流。这个过程只涉及亚能隙态，在低温下，非弹性电子-声子相互作用并不重要。讨论了如何将这种混合系统集成到SQUID中，在SQUID中产生类似于磁通量的效果。
2017-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electron transport in waveguides with spatially modulated strengths of the Rashba and Dresselhaus terms of the spin-orbit interaction
研究了自旋轨道相互作用（SOI）中Rashba（$α$）和Dresselhaus（$β$）项强度随空间变化的波导中的电子输运.子带混合，由于横向限制，被考虑到只有两个第一子带之间。对于足够窄的WG，传输$T$表现出作为$α$或$β$的函数的类方形形状。特别注意的情况下，相等的SOI强度，$α=β$，自旋翻转过程预计将减少。传输表现出作为SOI-自由区域的长度的函数的共振，该SOI-自由区域将存在SOI的两个区域分开，这对于$α=β$是最明显的。$α$的符号强烈地影响自旋向上和自旋向下传输。结果表明，子带混合的主要作用是移动了透射共振，降低了从一个自旋态到另一个自旋态的透射。还讨论了具有不同SOI强度和有效质量的区域之间可能的能带偏移的影响。
2010-05-03 cond-mat.mes-hall
Spontaneous spin-polarized current in a nonuniform Rashba interaction system
研究了具有非均匀Rashba自旋轨道相互作用的二维半导体中的电子输运。由于相干效应和Rashba相互作用的结合，在没有任何磁性材料和磁场的情况下出现自发的自旋极化电流。对于双端器件，只有局部电流包含极化;然而，对于四端设置，会产生极化的总电流。这一现象为产生自旋极化电流提供了一种新的方法，可以取代传统的自旋注入方法。
2004-11-24 cond-mat.mes-hall
Transport signatures of top-gate bound states with strong Rashba-Zeeman effect
我们提出了一个利用垂直强Rashba自旋轨道和塞曼场的非铁磁量子信道中的单模自旋注入方案。通过施加一个积极的顶栅电位，以注入电子从自旋轨道间隙的低能量制度，我们观察到相干破坏的传输签名的类空穴准束缚态，类电子准束缚态，或类空穴束缚态的功能，是敏感的选择沿传输方向的顶栅长度。
2017-09-03 cond-mat.mes-hall
Universal Rashba Spin Precession of Two-Dimensional Electrons and Holes
研究了半导体量子阱中电子和空穴的Rashba自旋分裂引起的自旋进动。基于一个简单的分析表达式，我们推导出的铁磁/半导体/铁磁混合结构的实验情况下的电流调制的广泛的类，我们得出结论，Datta-Das自旋晶体管（i）是可行的空穴和（ii）其功能不受影响的集成注入角。电流调制示出了普遍的振荡周期，不管电子和空穴的Rashba哈密顿量的不同形式。解析公式近似非常精确的数值计算的一个更详细的Kohn-Luttinger模型。
2004-03-30 cond-mat.mes-hall
Inverse Spin Hall Effect in Ferromagnetic Metal with Rashba Spin Orbit Coupling
本文报道了具有Rashba自旋轨道耦合（RSOC）的铁磁（FM）金属中的逆自旋霍尔效应（ISHE）的本征形式，该效应由正常的电荷电流驱动。与传统形式不同，ISHE可以在不需要从外部源注入自旋电流的情况下被诱导。我们的理论结果表明，霍尔电压产生时，FM力矩垂直于铁磁层。霍尔电压的极性在将FM力矩切换到相反方向时被反转，从而有望成为存储器或逻辑应用的有用的回读机制。
2012-02-29 cond-mat.mes-hall
Spin accumulation at nonmagnetic interface induced by direct Rashba Edelstein effect
Rashba效应描述了在电场中运动的电子如何经历与电子角动量（自旋）耦合的动量相关的磁场。这种物理现象允许从电荷电流产生自旋极化（Edelstein效应），这导致自旋积累的积累。由于Rashba Edelstein效应的自旋积累最近已被报道是均匀的，并在平面内取向，这已被建议作为自旋过滤器器件和磁化翻转的有效驱动力的应用。在这里，我们报告的X射线光谱表征Rashba界面之间形成的金属（铜，银）和氧化物（Bi $_{2}$ O $_{3}$）在掠入射角。我们进一步讨论了通过在这些Rashba界面注入电流产生自旋积累，并通过时间分辨磁光克尔效应对其进行光学检测。我们提供的细节，我们的表征，可以扩展到其他Rashba型系统超出这里报道的。
2018-05-15 cond-mat.mes-hall
Generation of current vortex by spin current in Rashba systems
采用无偏的大尺度含时密度矩阵重整化群模拟，我们证明了通过自旋注入在Rashba系统中的电荷电流涡旋的产生。自旋电流的极化方向垂直于系统平面，并从一个附加的反铁磁自旋链注入。我们讨论了由于总角动量守恒和自旋-轨道相互作用而发生的电流涡旋中自旋和轨道角动量之间的转换。这与违反角动量守恒的自旋霍尔效应相反。最后，我们针对未来可能的实验预测了伴随涡旋的电磁场。
2021-04-15 cond-mat.mes-hall
Non-local Spin-charge Conversion via Rashba Spin-Orbit Interaction
我们从理论上表明，在金属中的自旋-轨道相互作用的自旋和电荷之间的转换发生，即使在非本地设置的磁化和自旋-轨道相互作用是空间分离的，如果考虑到电子扩散。对Rashba自旋-轨道相互作用进行了微扰处理。结果表明了有效自旋规范场（自旋动力）概念在非定域组态中的有效性。在铁磁物质、正常金属和重金属三层结构中观察到的逆Rashba-Edelstein效应可以用非局域有效自旋规范场来解释。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
Nonlinear anomalous Hall effect and negative magnetoresistance in a system with random Rashba field
我们预测了两个自旋相关的输运现象，在二维电子系统中，这是由空间起伏的Rashba自旋轨道相互作用引起的。当电子气被磁化时，随机的Rashba相互作用导致反常的霍尔效应。这种系统的一个例子是基于窄隙磁致伸缩器的对称量子阱。我们发现，反常的霍尔电导率揭示了一个强烈的非线性依赖于磁化强度，在大自旋密度呈指数下降。我们还表明，电子散射从一个波动的Rashba场在一个二维的电子系统导致的负磁阻产生完全是由于自旋相关的影响。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall
Chirality, charge and spin-density wave instabilities of a two-dimensional electron gas in the presence of Rashba spin-orbit coupling
我们表明，一个结果相当于Overhauser的著名的Hartree-Fock不稳定性定理可以建立的情况下，在Rashba自旋轨道耦合的存在下的二维电子气。在这种情况下，它是空间均匀的顺磁性手性基态，这是示出相对于自旋密度波和电荷密度波类型的某类失真是差分不稳定的。结果适用于所有密度。分析了这些非均匀态的基本性质。
2010-08-11 cond-mat.mes-hall
Rashba-Zeeman-effect-induced spin filtering energy windows in a quantum wire
采用改进的Rankki转移矩阵方法结合Landauer-Buttiker方法，对Rashba自旋轨道耦合（SOC）和垂直磁场（MF）调制下量子线中的自旋分辨输运进行了数值研究.对于自旋非极化注入，该系统可以获得较宽的自旋过滤能窗。此外，这些能量窗口的宽度和这些能量窗口内的自旋电导的大小可以通过改变Rashba SOC强度来调节，这可以通过分析量子阱内的能量色散和自旋极化密度分布来理解。进一步的研究还表明，这些Rashba-SOC控制的自旋过滤能量窗口显示出强大的鲁棒性对疾病。这些结果不仅有助于进一步理解量子阱在外场作用下的自旋相关输运性质，而且为自旋过滤器件的设计提供了理论指导。
2014-02-20 cond-mat.mes-hall
Spin filtering implemented through Rashba and weak magnetic modulations
提出了两种在空间调制的Rashba自旋轨道耦合（SOC）和弱磁势下的一维半导体量子线中自旋滤波器的理论方案。对于情况I，SOC是周期性的，并且弱磁势沿导线均匀施加。在两个分离的能量区间内获得了符号相反的全自旋极化。对于第二种情况，弱磁位是周期性的，而SOC是均匀的。通过调节SOC的强度，实现了自旋极化的正负转换，分析了SOC、磁势及其耦合对自旋过滤的影响。
2007-04-28 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall devices: spin relaxation spatially separates current injection from Joule dissipation
Peking University（北京大学）；École Polytechnique（巴黎综合理工学院）
研究自旋霍尔棒连接负载电路的稳态，用基于最小功耗原理推广到双自旋通道模型的变分方法，得出当负载电阻与自旋弛豫长度距离足够大时焦耳耗散消失，揭示了纯自旋电流注入的显著特征。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall
Spatially probed electron-electron scattering in a two-dimensional electron gas
使用扫描门显微镜（SGM），我们探测电子束和二维电子气（2DEG）之间的散射作为一个函数的光束的注入能量，和距离的注入点。在低注入能量，我们发现电子束散射的小角度，如先前所观察到的。在高注入能量下，我们发现了一个令人惊讶的结果：将SGM尖端放置在它反向散射电子的地方，增加了通过系统的微分电导。这种效果是由一个非平衡分布的电子在局部区域的2DEG附近的注入点。我们的数据表明，这种高度非平衡分布的空间范围是在注射点的1微米内。我们近似的非平衡区域具有一个有效的温度，线性依赖于注入能量。
2010-10-30 cond-mat.mes-hall
Backscattering in helical edge states from a magnetic impurity and Rashba disorder
量子自旋霍尔绝缘体的螺旋边缘状态的传输实验的特点是由一个弱的温度依赖的平均自由程的几微米和可重复的电导振荡，挑战提出的理论解释。我们考虑一个模型，其中边缘电子经历空间随机Rashba自旋轨道耦合，并耦合到自旋S >= 1/2的磁性杂质。在有限偏置稳态下，当S > 1/2时，我们发现了一个与温度相关的杂质感生电阻，这与实验结果一致。由于后向散射是弹性的，不同散射体之间的干涉可能解释电导波动。
2016-02-06 cond-mat.mes-hall
Superradiant Quantum Phase transition for Landau Polaritons with Rashba and Zeeman couplings
我们发展了一个二维电子气的腔量子电动力学理论，其中存在Rashba自旋轨道和塞曼耦合以及垂直磁场，耦合到空间非均匀量子光子场。我们表明，超辐射量子相变（SQPT），也被称为光子凝聚，可以在原则上发生通过一个纯粹的面内塞曼耦合，但它需要非常小的（不切实际的）量子阱宽度或非常精细的调谐的有效Landé因子，使两个朗道能级重合。朗道能级交叉也可以诱导的Rashba自旋轨道耦合，他们促进SQPT，可以获得一定的有效Landé因子和填充因子的值。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall
Two dimensional electron liquid in the presence of Rashba spin-orbit coupling: symmetric momentum space occupation states
局部电子自旋量子化轴在动量空间中的取向被确定为在Rashba自旋轨道耦合的存在下确定二维电子液体的状态的最重要的物理变量。在平均场论中，可以识别出几个相位，其特征在于简单的对称动量空间占据。这个问题承认统一的顺磁性以及自旋极化手性解决方案。后者在动量空间中具有非平凡的自旋纹理，并且由非相互作用哈密顿量的解的状态构造而成。本文还讨论了广义手征性的概念以及空间均匀态的稳定性。
2007-02-03 cond-mat.mes-hall
Spin current injection by intersubband transitions in quantum wells
我们发现，一个纯粹的自旋电流可以注入量子阱中的线性偏振红外辐射的吸收，导致子带之间的跃迁。自旋电流的大小和方向取决于Dresselhaus和Rashba自旋轨道耦合常数和光频率，因此，可以通过改变光频率和/或在量子阱上施加外部偏压来操纵。注入的自旋电流应该可以通过反常自旋霍尔效应产生的电压或通过空间分辨的泵浦-探测光谱学来观察。
2005-04-06 cond-mat.mes-hall
Layered Opposite Rashba Spin-Orbit Coupling in Bilayer Graphene: Loss of Spin Chirality, Symmetry Breaking and Topological Transition
双层石墨烯中的反转对称性允许分层相反的Rashba自旋轨道耦合（LO-RSOC）-当RSOC在两个耦合的空间分离层中具有相同的幅度但相反的符号时的情况。我们发现，LO-RSOC的结果在动量空间中的自旋手征的损失，在对比常见的均匀RSOC。这种手征损失使得它很难实验确定是否LO-RSOC（在10 meV的规模）存在，因为能带结构是不敏感的，为了解决这个问题，我们建议通过门控来确定LO-RSOC打破反转对称性或磁场打破时间反演对称性。值得注意的是，我们观察到平凡和非平凡的带拓扑结构之间的过渡，系统偏离LO Rashba状态。从头计算表明，由两个单层Au封装的双层石墨烯是LO Rashba系统的候选者。
2022-05-26 cond-mat.mes-hall
Quantum dissipative Rashba spin ratchets
我们预测的可能性，以产生一个有限的稳态自旋电流通过施加一个无偏交流驱动的准一维非对称周期结构与Rashba自旋轨道相互作用和强耗散。在有限的轨道自由度耦合强度下，低温下的电子动力学表现出纯自旋棘轮行为，{ \it，即}有限的自旋电流和空间不对称结构中电荷传输的缺乏。我们还发现，强耗散的存在不会破坏平衡自旋流。
2008-06-14 cond-mat.mes-hall
Charge and spin conductivity of a two-dimensional electron gas with random Rashba interaction
计算了具有空间涨落Rashba自旋轨道相互作用的二维电子气的输运弛豫时间$τ_{\rm tr}$和自旋输运弛豫时间$τ_{s,{\rm tr}}$。这些弛豫时间分别决定了二维系统的电导率和自旋电导率。它示出的传输弛豫时间$τ_{\rm tr}$是电子能量$\varepsilon $的非单调函数，而自旋传输弛豫时间$τ_{s,{\rm tr}}$随着增加$\varepsilon $，类似于传统的电子弛豫时间$τ$，其特征在于对应于一定值的动量和自旋的电子状态的衰减。弛豫时间的这种行为导致了电导率和自旋电导率的不寻常的温度依赖性。
2018-04-15 cond-mat.mes-hall
Spin precession due to spin-orbit coupling in a two-dimensional electron gas with spin injection via ideal quantum point contact
给出了自旋极化电子通过理想量子点接触注入具有[001]生长几何的半无限延伸二维电子气平面时自旋期望值的解析结果. Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合都考虑在内。给出了自旋进动沿某些输运方向的图象解释。由于Rashba项的自旋旋进被发现是特别有趣的，因为它的行为简单地像一个挡风玻璃雨刷，这是非常不同的，从普通的旋进，而由于Dresselhaus项被证明是晶体学方向依赖。发现了一些具有有趣的自旋旋进行为的晶体学方向，这些方向在自旋电子学器件中具有一定的应用价值。
2004-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Giant Inverse Rashba-Edelstein Effect: Application to Monolayer OsBi$_2$
我们认为，两组Rashba带的杂化可以导致一种非常规的拓扑结构，即来自不同带的两个费米圈具有相同手征的面内螺旋自旋织构，并且具有相同方向的群速度.在弱自旋注入条件下，两个费米圈都对自旋-电荷转换产生正贡献，从而产生巨大的逆Rashba-Edelstein效应，具有很高的转换效率，这与传统的Rashba-Edelstein效应有很大不同.更重要的是，通过第一性原理计算，我们预测单层OsBi 2可能是实现巨大的逆Rashba-Edelstein效应的良好候选者。我们的研究不仅为实现自旋电子学中高效的自旋-电荷转换提供了一种新的机制，而且为实现这一目标提供了一种有前途的材料。
2021-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of Spin-Charge Coupled Transport in a Two-Dimensional Electron Gas with Rashba Spin-Orbit Interactions
我们使用微观线性响应理论推导出一组方程，提供了一个完整的描述耦合自旋和电荷扩散输运的二维电子气（2DEG）与Rashba自旋轨道（SO）相互作用。这些方程捕获了许多相互关联的效应，包括自旋积累和扩散，Dyakonov-Perel自旋弛豫，磁电和自旋电流效应。它们可以用于在非常一般的情况下，在2DEG系统，涉及电或光自旋注入模型传输实验。我们评论之间的关系，这些方程和精确的自旋和电荷密度算符运动方程。作为我们的方程的应用的一个例子，我们考虑了一个简单的电自旋注入实验，并表明，如果自旋极化电流注入到2DEG，这取决于相对磁化方向的接触，两个铁磁接触之间的电压将发展。即使当接触之间的间隔大于自旋扩散长度时，也存在该电压。
2004-09-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Transport signature of fractional Fermions in Rashba nanowires
我们从理论上研究了Rashba自旋轨道相互作用、均匀磁场和空间调制磁场作用下半导体纳米线的输运。该系统是完全带隙的，并且自旋轨道相互作用和磁场之间的相互作用导致在纳米线的每一端处的Jackiw-Rebbi类型的分数带电费米子（FF）束缚态。我们研究了N/NW/N系统的传输和噪声行为，其中导线由两个正常的引线（N）接触，我们寻找可能的签名，可以帮助在实验中检测这种状态。我们发现，微分电导和散粒噪声表现出一个子能隙结构，充分揭示了FF态的存在。我们的预测可以通过InSb/InAs纳米线在标准的两端测量进行测试。
2013-09-15 cond-mat.mes-hall
Can the interface between a non-ideal ferromagnet and a semiconductor quantum wire acts as an ideal spin filter?
研究了在Rashba自旋轨道耦合和沿量子线轴向的轴向磁场作用下，非理想铁磁体（自旋极化率小于100%）和半导体（顺磁）量子线之间界面的自旋注入问题.磁场是由沿导线轴磁化的铁磁体引起的。在低温和某些注入能量，界面可以作为一个理想的自旋过滤器，允许注入只从铁磁体的大多数自旋带。因此，即使铁磁体本身小于100%自旋极化，也可以发生100%自旋过滤。在磁场的临界值以下，有两个注入能量，理想的（100%）自旋过滤是可能的;在这个临界场以上，只有一个这样的注入能量。
2005-03-04 cond-mat.mes-hall
Rashba spin splitting based on trilayer graphene systems
该研究建立了三层石墨烯的通用Rashba哈密顿量，揭示了层分布、堆叠顺序等对自旋劈裂的调控规律，通过密度泛函理论验证了金层接触体系的效应，为多层石墨烯等范德瓦尔斯界面的自旋操控提供了理论依据。
2023-10-31 cond-mat.mes-hall
Strongly modulated transmission of a spin-split quantum wire with local Rashba interaction
我们研究了存在塞曼自旋分裂和空间非均匀Rashba相互作用的弹道量子线的输运性质。塞曼相互作用沿着导线延伸，并在能谱中产生间隙，该间隙仅允许电子沿着一定方向的旋量传播。对于相反方向的自旋，波在远离Rashba区域的地方是倏逝的，Rashba区域起着散射中心的作用。当磁场垂直于Rashba场时，发生了最有趣的情况。然后，渐近波函数的自旋不是Rashba哈密顿量的本征函数，并且当费米能量沿着带隙扫过时，Rashba区域中自旋之间的耦合引起透射概率的突然变化。在简要地研究了扩展Rashba耦合线的能谱和本征函数后，我们分析了通过局域Rashba相互作用区域的传输，在该区域中，双界面将恒定Rashba相互作用区域与无自旋轨道耦合的导线分开。对于能量略高于传播阈值，我们发现无处不在的传输零点（反共振），这是通过匹配的方法在一维极限分析。我们发现，一个最小的紧束缚模型产生的Fano反共振型的解析传输线形状。更一般的角度依赖性的外部磁场内处理投影薛定谔方程与哈密顿矩阵元素混合波函数分量。最后，我们考虑了一个现实的量子线，其中能量子带通过Rashba子带间耦合项耦合，并讨论了它对传输零点的影响。
2007-06-01 cond-mat.mes-hall
Spin to charge conversion at Rashba-split SrTiO$_3$ interfaces from resonant tunneling
自旋-电荷相互转换是自旋电子学中一个非常活跃的研究方向。然而，一些最有前途的系统，如SrTiO $_3$（STO）接口的复杂行为还没有完全理解。本文基于六带$\boldsymbol{k.p}$方法，结合自旋分辨散射理论，给出了STO Rashba界面横向自旋-电荷相互转换物理的理论证明.计算涉及注入自旋电流从铁磁接触的共振隧穿到本地Rashba分裂共振水平的STO三角形量子阱。我们计算了一个不对称的隧道电子传输产生的横向电荷电流在平面内流动，与栅电压的依赖性与现有的实验数据非常吻合。
2022-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo modeling of spin injection through a Schottky barrier and spin transport in a semiconductor quantum well
我们建立了一个Monte Carlo模型来研究自旋极化电子从铁磁金属接触通过肖特基势垒注入到非磁性低维半导体结构中。该模型同时考虑了电子发射和隧穿注入两种机制。由于势垒形状，注入的电子是非热化的。半导体异质结构中的自旋动力学由Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用控制，并由单电子自旋密度矩阵形式描述。除了线性项外，还包括Dresselhaus相互作用的三阶动量项。研究了肖特基势对二维半导体器件沟道中自旋动力学的影响。结果表明，在室温下，注入电流可以在没有外部磁场的情况下维持1微米量级的自旋极化。
2004-07-30 cond-mat.mes-hall
Quantum charge pumping through fractional Fermions in charge density modulated quantum wires and Rashba nanowires
在两种不同的设置下，我们研究了分数荷电费米子束缚态系统中的绝热量子电荷泵现象。第一个量子泵设置由电荷密度调制的量子线组成，第二个是基于半导体纳米线与Rashba自旋轨道相互作用，在空间振荡磁场的存在下。在这两种量子泵中，研究了N-X-N几何结构中的输运，其中感兴趣的系统（X）连接到两个正常金属引线（N），并且两个泵浦参数是有效的引线-引线势垒的强度。泵浦电荷的散射矩阵形式主义内计算。我们表明，在这两种设置中的量子泵浦提供了一个独特的签名的分数费米子束缚态的存在下，在渐近量化的泵浦电荷。此外，我们调查散粒噪声所产生的量子泵浦，验证量子化的泵浦电荷对应于最小的散粒噪声。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall
Rashba cavity QED: a route towards the superradiant quantum phase transition
我们发展了一个在Rashba自旋轨道耦合和垂直静态磁场的存在下，二维电子气的腔量子电动力学理论，耦合到空间非均匀的多模量子腔光子场。我们证明了在实际参数下，完全哈密顿量的最低极化激元频率可以为零，从而实现Dicke超辐射量子相变。这种奇异的行为起源于软自旋翻转跃迁，在非零波矢量处具有非零的偶极矩，并且可以被视为静磁不稳定性。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coherent spin valve phenomena and electrical spin injection in ferromagnetic/semiconductor/ferromagnetic junctions
在弹道输运的Landauer框架下，对铁磁/半导体/铁磁结中的相干量子输运进行了理论研究.我们表明，量子相干性可以有意想不到的影响自旋注入和一些直观的自旋电子学的概念，建立在半经典物理不再适用：量子自旋阀（QSV）的效果发生，即使在没有净自旋极化电流流过的设备，不像在经典制度。相反的效应也会出现，即对于非零自旋电流，自旋阀信号为零。我们介绍了新的标准，用于分析量子和经典自旋输运现象和它们之间的关系。系统地研究了界面自旋相关电子传输、界面肖特基势垒、Rashba自旋轨道耦合和温度对QSV行为的影响。虽然QSV的签名被发现是敏感的温度，有趣的是，它的逆不是。我们认为，QSV现象可以有重要的意义，在量子自旋电子学实验与自旋阀几何形状的自旋注入的解释。
2002-10-18 cond-mat.mes-hall
Boundary spin Hall effect in a two-dimensional semiconductor system with Rashba spin-orbit coupling
我们推导了具有不同强度的Rashba自旋轨道（SO）耦合$α$和平行于界面的电场的二维电子系统之间的传输界面处的耦合自旋电荷扩散方程的边界条件。我们考虑自旋扩散长度l_s比电子平均自由程l长的极限，并假设$α$在l_s尺度上不连续变化。我们发现自旋密度在ls尺度上也是不连续的。在电子迁移率跨界面恒定的情况下，这导致完全抑制从具有$α\neq0$的区域到具有$α=0$的非SO区域的预期自旋注入。
2007-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge Dynamics in a Quantum Spin Hall State: Effects from Rashba Spin-Orbit Interaction
我们分析了空间非均匀Rashba自旋轨道（SO）相互作用下量子自旋霍尔态的螺旋边模的动力学。一个随机波动的Rashba SO耦合被发现打开一个散射通道，导致弱屏蔽电子-电子（e-e）相互作用的边缘模式的本地化。周期性调制的SO耦合，与费米动量相称的波数，使边缘绝缘已经在中等强度的电子-电子相互作用。我们讨论的边缘态输运在碲化汞量子阱的实验的影响。
2010-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic field effects on electron transport in nanoring with orbital Rashba coupling
研究了自旋-轨道耦合和轨道Rashba耦合下，塞曼磁场对一维量子环电子输运的影响.量子环的电子态具有$d-$轨道对称性.通过考虑相位相干传播，分析了在闭合路径中获得的通道的几何Aharonov-Anandan（AA）相位，证明了当振幅和磁场方向变化时，轨道极化会影响电子输运。我们探讨了所有可能的情况下，在各种能量的电子注入低电子填充的制度。磁场可以允许仅选择一个信道，其中传输唯一地受AA相位影响。相反，当涉及更多轨道通道时，也存在动态贡献，其导致在磁场变化时传输中的振荡。特别地，当能量状态接近能带的绝对最小值时，透射是手性的。相反，当通道之间发生干涉时，轨道和自旋贡献倾向于随着磁场振幅的增加而彼此平衡，从而导致平凡的AA相位。这种饱和效应不会发生在高磁场制度时，轨道和自旋属性的通道表现出急剧变化的运输上的直接后果。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall
Creating tunable and coupled Rashba-type quantum dots atom-by-atom
通过扫描隧道显微镜将原子组装在表面上创建的人工晶格提供了一个平台，可以创建具有定制电子，磁性和拓扑特性的物质。然而，迄今为止，这种人工晶格的研究只集中在弱自旋轨道耦合的表面上。在这里，我们通过使用低温扫描隧道显微镜在原型Rashba表面合金BiCu 2上制造铁原子的量子晶体来制造人工和耦合量子点。我们量化了不同直径的量子点的量子限制，并将其与空间依赖态密度联系起来，使用扫描隧道光谱。我们发现，态密度显示出复杂的分布，超出了典型的各向同性模式中看到的径向对称结构的（111）贵金属表面。我们将这些与能量相关的相互作用的约束势与六边形翘曲和多个带内和带间散射矢量，我们模拟与粒子在一个盒子模型，认为Rashba型能带结构的BiCu 2。基于这些结果，我们研究了耦合两个量子点的效果，并利用由此产生的各向异性耦合来自各种散射通道的对称性。BiCu2平台提供的大的各向异性和自旋轨道耦合是创建具有非平凡拓扑结构的相关人工晶格的两个关键成分。
2021-06-28 cond-mat.mes-hall
Datta-Das transistor: Significance of channel direction, size-dependence of source contacts, and boundary effects
我们分析了[001]生长的Rashba-Dresselhaus二维电子气（2DEG）中注入自旋极化电子（自旋矢量）的自旋期望值。我们将半无限二维电子图中点自旋注入的计算推广到有界二维电子图中有限尺寸自旋注入的计算。利用所得到的自旋矢量公式，说明了沟道方向对Datta-Das晶体管的重要性。数值结果表明，由于有限尺寸注入的影响是温和的，而通道边界反射可能会带来意想不到的变化。当自旋轨道耦合强度较强时，这两种效应都减小。因此[110]是一个稳健的沟道方向，因此是设计Datta-Das晶体管的最佳候选。
2006-04-18 cond-mat.mes-hall
Nonlocal magnetolectric effects in diffusive conductors with spatially inhomogeneous spin-orbit coupling
我们提出了一个理论研究的非局域磁电效应的扩散混合结构与一个内在的线性动量自旋轨道耦合（SOC），这是假定为空间非均匀的。我们的分析是基于SU（2）-协变漂移扩散方程，我们推导出BC在混合界面。在这个公式中，自旋电流是协变守恒时，自旋弛豫只是由于本征SOC。这种守恒导致自旋霍尔（SH）电流在均匀系统中的情况下。我们还考虑了非本征弛豫源（ESR），作为磁性杂质，它打破了协变自旋守恒，并可能导致SH电流。我们应用我们的模型来描述一个系统中的非局域输运，该系统具有分离两个区域的界面：一个没有本征SOC的正常区域和一个具有Rashba SOC的正常区域。由电场引起的自旋极化。我们演示了如何的空间行为，这样的自旋密度取决于这两个，电场的方向和强度的ESR率。我们还研究了自旋-电荷转换，计算了自旋电流注入正常区引起的Rashba区的电荷电流和电化学势分布。在一个空间方向上变化的非均匀SOC的系统中，我们发现一个有趣的非本地之间的相互作用的自旋密度诱导的电荷电流在空间中的一个给定的点，和空间积分电流诱导的自旋密度注入在同一点。
2019-12-13 cond-mat.mes-hall
Spin injection via (110)-grown semiconductor barriers
我们研究了由III-V族半导体化合物生长的（110）取向单势垒异质结中传导电子的隧穿。结果表明，由于这种势垒的低空间对称性，通过势垒的隧穿电流导致电子自旋极化。相反的效果，产生的直接隧穿电流的自旋极化电子，也预测。我们发展的微观理论的影响，并表明，自旋极化出现由于势垒内的Dresselhaus自旋轨道耦合和Rashba自旋轨道耦合在势垒界面的综合作用。
2014-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ideal switching effect in periodic spin-orbit coupling structures
在具有空间周期性Rashba结构的半导体纳米线中发现了理想的开关效应。通过调节施加在Rashba区域上的栅极电压，可以实现双稳态“ON”和“OFF”状态。通过改变自旋-轨道耦合强度和周期结构的单位长度，可以有效地控制“OFF”态的能量范围和位置。纳米线的开关效应被发现是容忍的SOC强度的小的随机波动的周期性结构。这种理想的开关效应可能适用于未来的自旋电子器件。
2006-11-14 cond-mat.mes-hall
Mesoscopics in Spintronics: Quantum Interference Effects in Spin-Polarized Electron Transport
我们推广了Landauer型公式，使用一个真正的$\otimes$自旋空间格林函数技术，处理自旋相关的量子相干导体连接到两个铁磁接触的输运。的形式主义是用来研究一个精确的零温度电导矩阵${\bf G}$的组件的属性，以及它们的介观波动，描述注入和检测的自旋极化电流在一个二维系统中，电子表现出Rashba自旋轨道（SO）耦合和相位相干传播通过无序介质之间的相互作用。强Rashba耦合导致电导及其波动的局部化效应的急剧减少，其特征取决于注入电子的自旋极化。在弱Rashba相互作用的极限下，反定域消失（即，${\bf G}$的矩阵元素之和几乎与SO耦合无关），但是部分自旋分辨电导仍然可以是非零的。除了自旋分辨电导波动和反局域化，不寻常的量子干涉效应被揭示在这个系统中，导致一个平行和反平行取向的接触磁化的部分电导之间的负差，在一个范围内的无序强度和特定的自旋极化的入射电子相对于Rashba电场的方向。
2003-02-05 cond-mat.mes-hall
Spintronics in MoS_2 monolayer quantum wires
本文对MoS_2单层扶手椅型量子线和量子点中的自旋效应进行了解析和数值研究。由电场引起的内禀和Rashba自旋轨道相互作用之间的相互作用导致螺旋模式，从而在时间反演不变系统中引起自旋过滤。Rashba自旋轨道相互作用也可以通过空间变化的磁场产生。在这种情况下，系统可以处于具有几乎完美的自旋极化的螺旋状态。如果这样的量子线被带到接近s波超导体，系统可以被调谐到拓扑相，导致在线端的中隙马约拉纳费米子。
2013-04-16 cond-mat.mes-hall
Moiré superlattices of antimonene on a Bi(111) substrate with van Hove singularity and Rashba-type spin polarization
本研究发现锑烯在Bi(111)衬底上形成莫尔超晶格，结合STM、ARPES与DFT计算，证实其费米能级附近的特征源于范霍夫奇点且表面态具有Rashba型自旋极化，为低温下的费米面不稳定性与对称性破缺提供了重要启示。
2024-08-26 cond-mat.mes-hall
Unveiling Giant Hidden Rashba Effects in Two-Dimensional Si$_2$Bi$_2$
最近，人们已经知道，在二维材料中隐藏的Rashba（R-2）效应引起了一种新的物理现象，称为自旋层锁定（SLL）。然而，不仅其潜在的基本机制尚不清楚，而且只有少数材料表现出弱的SLL。通过第一性原理密度泛函理论和模型哈密顿量计算，我们发现R-2的SLL是由子层-子层相互作用和自旋轨道耦合（SOC）之间的竞争决定的，SOC与Rashba强度有关.此外，轨道角动量分布是实现强R-2超光速的另一个关键。我们提出一种新的二维材料Si $_2$ Bi $_2$具有强R-2 SLL的理想条件，其Rashba强度被评估为2.16 eV，这是迄今为止在二维R-2材料中观察到的最大值。此外，我们揭示了双层结构中的层间相互作用确保了R-2态在空间上相距更远，这意味着在自旋电子学中的潜在应用。
2020-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical spin injection into graphene from a topological insulator in a van der Waals heterostructure
全电（无磁性材料）自旋注入是自旋电子学的突出目标之一。拓扑绝缘体（TI）由于其强的自旋-轨道耦合，特别是自旋-动量锁定的拓扑表面态（TSS）支持螺旋自旋极化电流，被认为是一种很有前途的电控自旋源。许多TI材料，例如Bi基硫族化物也是分层的2D材料，并且可以被并入范德华（vdW）耦合异质结构中，从而打开了利用TI用于电自旋注入到其他2D材料中的可能性。在这里，我们证明了螺旋自旋极化电流注入石墨烯通过3D TI在Bi 2 Te 2Se（TI）和化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯之间的机械堆叠的异质结构，使用自旋电位测量。当直流电流从TI流向石墨烯时，我们使用铁磁（FM）探针在TI和石墨烯中检测到显著的阶跃式电压变化（自旋信号）。自旋信号的符号可以通过反转直流偏置电流的方向来反转，并且自旋信号的相应幅度随着偏置电流线性增加，指示TI和石墨烯两者中的电流诱导的螺旋自旋极化。相比之下，当使用FM电极注入自旋时，石墨烯本身表现出通常的非局域自旋阀信号。我们讨论了可能的起源的螺旋自旋极化注入到我们的TI/石墨烯异质结构，可能包括TSS以及自旋轨道耦合Rashba状态的石墨烯。我们的研究结果表明，通过TI的自旋螺旋电流到石墨烯的电注入，并证明TI作为潜在的自旋源，为未来的自旋电子器件，其中自旋操纵实现电。
2016-07-09 cond-mat.mes-hall
Optical manipulation of Rashba-split 2-Dimensional Electron Gas
在自旋电子器件中，主动控制电子自旋自由度的两种主要方法涉及静磁场或电场。另一种途径依赖于光场的应用来产生自旋电流，这有望提高自旋器件的性能，从而实现更快、更有效的自旋逻辑。迄今为止，研究主要集中在通过光电流效应的自旋电流的光学注入，而对本征自旋分裂的直接光学控制知之甚少。在这里，为了探索材料自旋特性的全光学操纵，我们考虑了半导体界面处的Rashba效应。由于其优越的可调谐性，拉什巴效应长期以来一直是自旋电子学领域的主要内容，这允许观察完全自旋相关的现象，例如半导体器件中的自旋-霍尔效应、自旋-电荷转换和自旋扭矩。在这项工作中，通过时间和角度分辨光电子能谱（TR-ARPES），我们证明了超快的光激发可以用来操纵的Rashba诱导的自旋分裂的二维电子气（2DEG）的拓扑绝缘体Bi $_{2}$ Se $_{3}$的表面工程。我们建立了光致光电压和载流子再分布-这在协调一致地调制亚皮秒时间尺度上的自旋轨道耦合强度-可以提供一个前所未有的平台，实现所有光驱动的太赫兹自旋逻辑器件。
2022-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin injection and perpendicular spin transport in graphite nanostructures
有机和碳基材料对自旋电子学是有吸引力的，因为它们的小自旋轨道耦合和低超精细相互作用预计会产生大的自旋弛豫时间。然而，相应的自旋弛豫长度不一定是大时，运输是通过弱相互作用的分子轨道。在这里，我们使用石墨作为模型系统和研究自旋输运方向垂直的弱键合石墨烯片。我们实现了高度（75%）的自旋极化电子注入到300-500 nm的石墨纳米结构和高达17 nm厚，并观察运输没有任何可测量的自旋信息的损失。在石墨为基础的自旋阀三明治的局部自旋输运的直接可视化也显示了空间均匀和近统一的传输在费米能级以上的1.8 eV的电子。
2010-05-21 cond-mat.mes-hall
Synthetic helical liquid in a quantum wire
我们表明，Dresselhaus相互作用和空间周期性Rashba相互作用的组合，导致在量子线的螺旋液体的形成时，电子-电子相互作用是弱屏蔽。这种效应是持续的螺旋度依赖的有效带隙，这取决于Dresselhaus和Rashba自旋轨道耦合的大小。我们提出了一种半导体器件的设计，其中螺旋液体可以实现和实验探测。
2014-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
