Decay of Persistent Spin Helix due to the Spin Relaxation at Boundaries
本文研究了在Bychkov-Rashba自旋轨道耦合和边界自旋弛豫存在下，一维有限长结构中的电子自旋弛豫。使用自旋动力学方程的方法，我们制定的情况下，部分自旋极化损失的边界条件。利用这些边界条件导出了自旋漂移扩散方程的相应边界条件。后者解析求解的情况下，在一维有限长度结构的均匀自旋极化的弛豫。结果表明，自旋弛豫由三个阶段组成（在某些情况下为两个阶段）--初始的D 'yakonov-Perel'弛豫之后是自旋螺旋的形成和随后的衰变.给出了衰减时间的解析表达式，并通过蒙特卡罗模拟的结果支持了解析结果。
2012-11-13 cond-mat.mes-hall
Direct determination of spin orbit interaction coefficients and realization of the persistent spin helix symmetry
自旋轨道相互作用在凝聚态物质的各个领域都起着至关重要的作用，包括马约拉纳费米子、拓扑绝缘体、量子信息和自旋电子学的研究。在Ⅲ V族锌异质结半导体中，Rashba和Dresselhaus两种自旋轨道相互作用作为不同方向的有效磁场作用于电子自旋。它们分别由系数α和β表征。当α等于β时，实现了所谓的持久自旋螺旋对称性。在这种情况下，相对于自旋旋转的不变性是实现即使在存在的自旋轨道相互作用，这意味着强烈增强的自旋寿命的空间周期性自旋模式。现有的方法来评估阿尔法/贝塔需要拟合分析，往往包括模糊的参数使用。在这里，我们实验证明了一个简单的和拟合参数的自由技术，以确定α/β，并推导出α和β的绝对值。该方法是基于检测的有效磁场方向和强度所引起的两个自旋轨道相互作用。此外，我们观察到持续的自旋螺旋对称性的门调谐。
2014-08-22 cond-mat.mes-hall
Chirality-dependent persistent spin current in single circular helix molecules
本研究通过磁场在圆形单螺旋分子中实现了依赖手性的持续自旋电流，发现其自旋轨道耦合可源于分子或基底，并能通过调节磁场方向实现平凡与非平凡手性持续自旋电流间的相变，为探索和控制CISS效应提供了新平台。
2023-09-11 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled Persistent Spin Helix State in Materials with Strong Spin-Orbit Interaction
在具有自旋-轨道相互作用（SOI）的层状半导体中，如果Rashba和Dresselhaus SOI项的α和β的强度相等，则预期具有抑制的自旋弛豫的持续自旋螺旋（PSH）状态。在这里，我们展示了门控和检测的PSH在二维电子系统与强大的SOI包括条款立方动量。我们考虑了无应变InGaAs/InAlAs量子阱，首先通过测量自旋电流效应和循环光电流效应确定了非栅结构的α/β ~ 1。在门调整Rashba SOI强度的互补磁输运实验中，然后，我们监测到从弱反局域化通过弱本地化弱反局域化，其中弱本地化的出现反映了PSH型状态的完整交叉。相应的数值分析表明，这样的PSH型状态确实普遍存在，即使在强立方SOI的存在下，但不再在α = β。
2012-05-25 cond-mat.mes-hall
Evolution of the persistent spin helix in the presence of Hartree-Fock fields
本文导出了一阶电子-电子相互作用产生的包含Hartree-Fock场的自旋-轨道耦合二维电子气的自旋扩散方程。我们发现，持久的自旋螺旋，出现相等的线性Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用的寿命，可以大大提高大初始自旋极化由于Hartree-Fock场。其原因是Hartree-Fock场降低了三次Dresselhaus散射率。还产生更高的谐波，并且持续自旋螺旋的偏振旋转出（Sy，Sz）平面，获得有限的Sx分量。当立方Dresselhaus自旋轨道相互作用较大时，这种效应变得更加明显。
2013-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Relaxation mechanisms of the persistent spin helix
我们研究了半导体量子阱中具有相等的Rashba-和线性Dresselhaus自旋轨道相互作用的持续自旋螺旋的寿命。为了解决相关的自旋弛豫机制的温度依赖性，我们推导并求解半经典自旋扩散方程，考虑到自旋相关的杂质散射，立方Dresselhaus自旋轨道相互作用和电子-电子相互作用的影响。对于实验相关的制度，我们发现，持续自旋螺旋的寿命主要是由立方Dresselhaus自旋轨道相互作用和电子-电子相互作用的相互作用。我们建议，甚至更长的寿命可以通过产生一个空间阻尼的自旋配置文件，而不是持久的自旋螺旋状态。
2011-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Single-particle theory of persistent spin helices in two-dimensional electron gas: the general approach for quantum wells with different growth direction
本文对具有自旋轨道耦合的二维电子系统中的持续自旋螺旋进行了详细的理论研究。为此，我们考虑了一个单粒子有效质量哈密顿量与广义线性k自旋轨道耦合项对应的量子阱生长在一个任意的晶体方向，并推导出形成持久的自旋螺旋的一般条件。应用于描述具有不同生长方向的量子阱的哈密顿量的这个条件表明，除了具有相等Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合强度的[001]模型和[110] Dresselhaus模型之外，在广泛的一类2D系统中存在持续自旋螺旋的可能性。此外，我们采用平移算子形式主义的空间分辨自旋密度的分析计算和可视化的持续自旋螺旋图案。
2016-10-17 cond-mat.mes-hall
Symmetry Breaking of the Persistent Spin Helix in Quantum Transport
我们利用相等的Rashba和线性Dresselhaus相互作用获得的高对称性自旋状态，推导出一个封闭形式的表达弱局域化的磁导率-在量子传输的自旋轨道耦合的典范签名。该理论的小参数是偏离由线性项的失配和立方Dresselhaus项引入的对称状态。在这个制度下，我们进行量子输运实验中的GaAs量子阱。顶栅和背栅允许Rashba和Dresselhaus项的独立调整，以探索公式适用的对称性破缺机制。我们提出了一个可靠的两步方法来提取所有的参数，适合新的表达式，获得良好的协议与最近的实验。这为新理论提供了实验证实，并将自旋轨道耦合推向新兴量子技术的强大资源。
2018-01-17 cond-mat.mes-hall
Quantum metric senses a persistent spin helix
Indian Institute of Science（印度科学学院）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本文通过量子度量研究持久自旋螺旋的几何特性，揭示了自旋轨道耦合相等时的几何发散现象，并探讨了更高阶相互作用对量子度量的影响。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Persistent spin helix in Rashba-Dresselhaus two-dimensional electron systems
在自旋轨道耦合的二维电子系统中，最近预测存在两种情况下的持续自旋螺旋（PSH）：[001]量子阱（QW）具有相等的Rashba和Dresselhaus相互作用（RD）耦合强度，以及仅Dresselhaus [110]量子阱。在这里，我们提出了支持的结果和进一步的调查，使用我们以前的结果[物理评论B 72，153305（2005）]。显示了RD [001]和Dresselhaus [110]量子阱的精细PSH图案，以便清楚地看到螺旋的特征。我们还讨论了自旋的时间依赖性，以重新审视PSH的预测持久性的起源。对于RD [001]的情况，我们进一步考虑了随机Rashba效应，这比常数Rashba模型更现实。由此得到的畸变PSH图案表明，如果掺杂剂不能足够规则地分布，则在Dresselhaus [110]量子阱中可能更容易观察到这种PSH。
2006-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Phase diagram of the interacting persistent spin-helix state
我们研究了具有相等Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的相互作用二维电子气（2DEG）的相图，弱耦合产生了众所周知的持续自旋螺旋相。我们使用类似于Phys.Rev.B 96，235425（2017）中使用的经典Monte-Carlo方法构建完整的Hartree-Fock相图。对于只有Rashba自旋轨道耦合的2DEG，发现在Wigner-Seitz半径rs的中间值处，系统的特征在于具有面外自旋极化的单个费米表面，而在rs的稍大的值处，它经历到具有移位费米表面和面内自旋极化的状态的转变。各种相变是一阶的，这表现在电导率的不连续性和面内极化相的各向异性电阻的出现。在这项工作中，我们表明，面外自旋极化区的Dresselhaus自旋轨道相互作用的强度增加，并完全消失时，Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合强度相等。在这一点上，该系统可以映射到没有自旋轨道耦合的2DEG上，并且该变换揭示了具有超过rs > 2.01的单个位移费米表面的平面内自旋极化相的存在。经典的蒙特卡罗模拟证实了这一点。我们讨论了实验观察和有用的应用程序的新阶段，以及使用经典的蒙特卡罗方法的注意事项。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall
Emergence of the persistent spin helix in semiconductor quantum wells
根据Noethers定理，自然界中的每一种对称性都有相应的守恒定律。例如，相对于空间平移的不变性对应于动量守恒。在另一个众所周知的例子中，相对于电子自旋旋转的不变性，或SU（2）对称性，导致自旋极化守恒。对于固体中的电子，这种对称性通常会被自旋-轨道耦合打破，使自旋角动量流向轨道角动量。然而，最近有人预测，SU（2）可以在二维电子气中实现，尽管存在自旋轨道耦合。相应的守恒量包括称为持续自旋螺旋的螺旋自旋密度波的振幅和相位。SU（2）理论上是在两个主要的自旋轨道相互作用Rashba（强度用α表示）和线性Dresselhaus（β_1）的强度相等时实现的。这种对称性被预测对所有形式的自旋无关散射都是稳健的，包括电子-电子相互作用，但被立方Dresselhaus项（β_3）和自旋相关散射打破。当这些项可以忽略不计时，自旋信息传播的距离将随着α接近β_1而发散。本文通过独立调节α和β_1，实验观察到GaAs量子阱中持续自旋螺旋的出现。利用瞬态自旋光栅光谱，我们发现在对称点附近自旋寿命增加了两个数量级。
2009-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Harnessing the giant out-of-plane Rashba effect and the nanoscale persistent spin helix via ferroelectricity in SnTe thin films
非中心对称块状晶体内部的非零电场转变为动量相关的磁场，即自旋轨道场（SOF）。SOFs在自旋电子学中有很大的用途，因为它们能够通过电场进行自旋操纵。然而，与此同时，自旋电子学的应用受到SOF的严重限制，因为穿过SOF的电子很容易失去它们的自旋信息。在这里，我们建议，在（001）取向的SnTe薄膜的面内铁电性利用Janus面SOF在一个可调和的方式，使电自旋可控性和抑制自旋退相。面内铁电性产生单向的面外Rashba SOF，其可以具有长寿命的螺旋自旋模式，称为持久自旋螺旋（PSH）。通过反转不对称性和SOF之间的直接耦合，铁电开关反转面外Rashba SOF，从而产生最大场可调谐PSH。此外，在SnTe薄膜中看到的巨大的面外Rashba SOF与纳米尺寸的PSH相关，潜在地将自旋电子器件尺寸减小到纳米级。我们结合两个铁电耦合的自由度，纵向电荷和横向PSH，设计交叉电自旋电子晶体管的非易失性铁电开关在纳米尺度的横向和原子厚度的垂直尺寸。
2018-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Undulated 2D materials as a platform for large Rashba spin-splitting and persistent spin-helix states
本文提出利用二维材料的特定起伏形貌，通过弯曲诱导的非对称杂化实现大单向Rashba自旋轨道耦合，在弯曲MoTe₂中获得约0.16 eV自旋劈裂和约1 nm自旋进动长度，为自旋电子学与量子计算提供新平台。
2024-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic persistent spin helix in two-dimensional group-IV monochalcogenide MX (M : Sn, Ge; X: S, Se, Te) monolayer
节能自旋电子学被认为是可实现的系统托管持久自旋螺旋（PSH），因为它们支持一个非常长的自旋寿命的载流子。然而，实现PSH需要在动量空间中的单向自旋配置，由于微调Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的严格条件，这实际上是不平凡的。在这里，我们预测PSH可以内在地实现在二维（2D）IV族单硫族化合物MX单层，一类新的非中心对称的2D材料具有面内铁电性。由于MX单层中的C2 v点群对称性，在面外方向上保持单向自旋配置，从而在[110]取向的量子阱中保持类似于[110] Dresselhaus模型的PSH。我们对不同MX（M：Sn，Ge; X：S，Se，Te）单分子膜的第一性原理计算证实，在价带最大值附近观察到了这种典型的自旋组态，在那里实现了相当大的自旋分裂和相当小的自旋极化波长。重要的是，我们观察到相反的面内铁电极化下的可逆的面外自旋取向，表明电可控PSH自旋电子应用是合理的。
2019-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hole Spin Helix: Anomalous Spin Diffusion in Anisotropic Strained Hole Quantum Wells
在应变和各向异性的影响下，得到了二维重空穴气体的自旋-轨道相互作用和自旋-电荷耦合输运方程。我们表明，一个简单的两带哈密顿量可以用来描述的洞。除了众所周知的立方空穴自旋轨道相互作用，各向异性导致Dresselhaus项，应变导致Rashba项。我们发现应变可以引起自旋上下空穴费米面对称性的移动。我们预测了一个增强的自旋寿命与自旋螺旋驻波类似的持久性自旋阻碍存在于二维电子气具有相等的Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用。这些结果可能是有用的自旋为基础的实验测定的Luttinger参数的价带哈密顿量和创造长寿命的自旋激发。
2014-02-20 cond-mat.mes-hall
Vanishing of interband light absorption in a persistent spin helix state
自旋-轨道耦合在不同材料的各种性质中起着重要的作用。此外，正在努力控制材料中自旋轨道耦合的程度和质量，同时控制输运性质。我们计算了具有Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的系统中的频率依赖的光学电导率。我们发现，当线性Dresselhaus自旋轨道耦合被调谐为等于Rashba自旋轨道耦合时，带间光学电导消失。这被认为是SU（2）对称性恢复的标志。立方Dresselhaus自旋-轨道耦合的存在修改了载流子和速度算符的色散关系。因此，电导率被修改，但带间贡献保持抑制在最多，但不是所有的光子能量的立方耦合的合理幅度。因此，这种测量可以作为工程自旋轨道耦合的诊断探针。
2013-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
Dynamics of a localized spin excitation close to the spin-helix regime
本文从理论上研究了（001）受限二维电子气在类似强度的Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用下局域自旋激发的时间演化，并与实验数据进行了比较。具体而言，初始自旋极化的有限空间扩展的后果进行了研究，为非平衡Rashba和Dresselhaus条款和有限立方Dresselhaus自旋轨道相互作用。我们表明，最初的面外自旋极化演变成螺旋自旋模式的波数，逐渐接近值$q_0$的持续自旋螺旋模式。除了与自旋-轨道不平衡和立方Dresselhaus项成比例的自旋极化的指数衰减之外，自旋激发的有限宽度$w$通过在较长时间接近$\exp(-q_0^2 w^2/2)$的因子降低自旋极化。
2013-12-19 cond-mat.mes-hall
Control of Spin Helix Symmetry in Semiconductor Quantum Wells by Crystal Orientation
我们研究了一般晶体取向的n掺杂锌半导体量子阱中由于Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的相互作用而保持自旋对称性的可能性。它表明，一个保守的自旋算子可以实现当且仅当至少有两个增长方向的密勒指数在模量同意。相应的自旋-轨道场通常具有面内和面外分量，并且总是垂直于相应的持续自旋螺旋的位移矢量。我们还分析了高阶效应所产生的Dresselhaus长期，和我们的结果对弱（反）本地化校正的影响。
2016-12-01 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Lasing in the Rashba-Dresselhaus spin-orbit coupling regime in a dye-filled liquid crystal optical microcavity
在存在Rashba-Dresselhaus耦合的情况下，液晶光学腔中强的自旋轨道相互作用导致了独特的自旋分裂纠缠色散。这种模式之间的自旋相干性产生光学持续自旋螺旋。在这封信中，我们介绍了光学增益在这样的系统中，通过分散在液晶微腔的分子染料。我们证明了激光在Rashba-Dresselhaus制度和光学持久自旋螺旋的出现。
2021-09-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced longevity of the spin helix in low-symmetry quantum wells
在半导体中，自旋织构的集体激发由于D 'yakonov-Perel自旋弛豫而衰减得相当快。后者来自自旋轨道耦合，其诱导依赖于波矢的自旋旋转，结合随机无序散射，产生自旋退相干。然而，在某些条件下发生的对称性可以防止特定的均匀和非均匀自旋织构的弛豫。不均匀的自旋织构，被称为持久的自旋螺旋，是特别有吸引力的，因为它使我们能够操纵自旋取向，同时保持长的自旋寿命。最近，有人预测，如果至少两个生长方向的米勒指数在模量上一致，并且Rashba和线性Dresselhaus自旋轨道耦合的系数适当匹配，则可以在zinc-zinc二维电子气中实现这种对称性[PRL 117，236801（2016）]。在本文中，我们系统地分析了破坏立方Dresselhaus自旋轨道耦合，这一般共存于这些系统中，对新兴的自旋螺旋相对于生长方向的稳定性的影响。我们发现，作为定向和由立方Dresselhaus项引起的有效磁场强度之间的相互作用，自旋弛豫对于可以由[225]晶格矢量很好地近似的低对称性生长方向是最弱的。与[001]取向的电子气体相比，这些量子阱产生30%的自旋螺旋寿命增强，并且值得注意的是，需要可忽略的Rashba系数。相应的自旋螺旋的旋转轴只是稍微倾斜出量子阱平面。这使得自旋螺旋动力学的实验研究容易获得传统的光学自旋取向测量，其中自旋被激发和检测沿量子阱生长方向。
2020-06-13 cond-mat.mes-hall
Spin helices in GaAs quantum wells: Interplay of electron density, spin diffusion, and spin lifetime
为了建立自旋扩散，自旋寿命，和电子密度之间的相关性，我们研究，采用时间分辨磁光克尔效应显微镜，自旋极化在低维GaAs半导体托管二维电子气的演变。结果表明，当Rashba $α$和Dresselhaus $β$参数平衡时，对于最长自旋寿命的建立，散射率随电子密度的变化比持续自旋螺旋条件的满足更重要.更具体地，不管$α$和$β$对电子密度的线性依赖性如何，自旋弛豫速率由非单调地依赖于电子密度的自旋扩散系数确定。最长的实验自旋寿命发生在电子密度，对应于从玻尔兹曼到费米-狄拉克统计的转变，这是几倍高于预期的持续自旋螺旋。这些事实突出了在考虑自旋电子器件的应用时电子密度可能起的作用。
2022-06-08 cond-mat.mes-hall
Critical supercurrent and $ϕ_0$ state for probing a persistent spin helix
本文从理论上研究了塞曼场作用下具有Rashba-Dresselhaus自旋轨道相互作用（RDSOI）的二维约瑟夫森结中的超导电流分布。通过研究自偏置超电流（所谓的$φ_0$ -Josephson态），我们得到了$φ_0$态的泛函关于RDSOI参数（$α,β$）和面内塞曼场分量（$h_x,h_y$）的显式表达式.我们的研究结果表明，当化学势（$μ$）与超导电极中的能隙（$Δ$）相比足够高时，即，具有相同强度的$μ\gg Δ$、RSOI和DSOI（$|α|=|β|$）导致$φ_0$态消失，而与磁化强度和RDSOI的类型无关。具有不等分量的塞曼场，即然而，$|h_x|\neq |h_y|$可以抵消和消除等强度RDSOI的破坏性影响（仅针对一种类型），其中$μ\simΔ$，尽管$|h_x|= |h_y|$仍然可以消除$φ_0$状态。值得注意的是，在$μ\simΔ$极限中，$φ_0$状态与面内塞曼场的两个分量的乘积成比例，即，$h_xh_y$，在$μ\gg Δ$限度中不存在。此外，我们对临界超电流的研究表明，在足够高的化学势区$μ\gg Δ$中可以发现持续的自旋螺旋，而在相反的区，即，$μ\simΔ$，引入不良反应。在弹道区域，临界超电流的“最大值”发生在$|α|=|β|$处，塞曼场可以增强这一特征。无序和无序杂质的存在极大地改变了这一图景，因此临界超电流的“最小值”出现在对称线$|α|=|…
2020-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Orbital Angular Momentum Textures and Currents in a Discrete Helix: Equilibrium and Linear Response
Universidad San Francisco de Quito（基多圣弗朗西斯科大学）；Université de Lorraine（洛林大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本文研究了单螺旋链中轨道角动量纹理与电流的生成机制，发现奇性动量区域导致非零纹理，且在电场作用下产生轨道Edelstein响应，支持通过轨道途径实现螺旋导体的自旋选择性。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall
Persistent Skyrmion Lattice of Noninteracting Electrons with Spin-Orbit Coupling
持续自旋螺旋（PSH）是在具有Rashba $α$和Dresselhaus $β$自旋轨道（SO）调谐耦合的无序2D电子气体中产生的稳健螺旋自旋密度图案，即，$α=\pmβ$。在这里，我们调查的持久Skyrmion晶格（PSL）的出现产生的PSH沿正交方向的相干叠加-交叉PSH-在两个被占领的子带$ν=1,2$井。对于实际的GaAs阱，我们表明Rashba $α_ν$和Dresselhaus $β_ν$耦合可以同时调谐到相等的强度但相反的符号，例如，$α_1= β_1$和$α_2=-β_2$。在这种制度和远离带反交叉，我们的{ \it非相互作用}电子气维持拓扑非平凡skyrmion晶格自旋密度激发，这继承了对自旋无关的障碍和相互作用的鲁棒性从其潜在的交叉PSH。我们发现，由于带间SO耦合的自旋弛豫速率是可比的立方Dresselhaus项作为PSL衰变的机制。附近的反交叉，带间诱导的自旋混合导致不寻常的自旋纹理沿能量轮廓以外的Rahsba-Dresselhaus带。我们的PSL开辟了观察拓扑现象的独特可能性，例如，拓扑和Skyrmion霍尔效应，在普通的GaAs阱与非相互作用的电子。
2016-11-23 cond-mat.mes-hall
Interplay of Rashba/Dresselhaus spin splittings
本文综述了由III-V族、纤锌矿和SiGe组成的各种二维系统中Rashba/Dresselhaus自旋分裂的相互作用。我们讨论了在（001）-、（110）-、（111）-、（113）-、（112）-和（013）-取向衬底上制备的异质结构中电子波矢自旋分裂的线性和立方对称性，并讨论了抑制自旋弛豫和实现持久自旋螺旋态的要求。在实验部分，我们概述了实验结果的Rashba/Dresselhaus自旋分裂的相互作用探测的光电流光谱：该方法的基础上的唯象等价的线性波矢量自旋分裂和几个光电流现象。
2013-10-15 cond-mat.mes-hall
Stretchable persistent spin helices in GaAs quantum wells
二维电子气中的Rashba和Dresselhaus自旋轨道（SO）相互作用充当具有动量依赖方向的有效磁场，由于动量散射，自旋在这些随机取向的SO场周围进行任意进动，从而导致自旋衰减。理论上和实验上，已经确定，通过微调Rashba $α$和Dresselhaus $β$耦合到相等的$\it{fixed}$强度$α=β$，总的SO场变成单向的，从而使电子自旋不受由于动量散射引起的退相的影响。在这个奇点$α=β$上已经实验实现了一个稳定的自旋螺旋（PSH）。在这里，我们采用抑制弱反定位作为一个敏感的检测器匹配的SO字段连同一种技术，允许通过顶栅电压$V_T$和背栅电压$V_B$的SO耦合的独立的电气控制。我们首次证明了$β$的门控和$α=β$上SO场的$\it{continuous\,locking}$，即，我们能够用$V_T$和$V_B$可控地和连续地改变$α$和$β$，同时保持它们锁定在相等的强度。这使得一个新的概念成为可能："可伸展的PSH"，即，在宽的参数范围内具有连续可变螺距$P$的螺旋旋转模式。提取的自旋扩散长度和衰减时间作为$α/β$的函数显示出在$α/β=1$附近的显著增强。由于在连续锁定机制中，量子输运对于电荷是扩散的（2D），而对于自旋是弹道的（1D），因此服从相干自旋控制，因此可拉伸PSH可以为固态自旋量子位之间的远距离通信$\sim 8 - 25$ $μ$ m提供…
2017-02-20 cond-mat.mes-hall
Double version of the Rashba and Dresselhaus spin-orbit coupling
Rashba型和Dresselhaus型自旋轨道耦合是两种典型的线性耦合形式。我们建立了一个模型的基本物理，该模型可以被看作是Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的双重版本。该模型描述了自旋轨道系统中一类无质量狄拉克费米子的低能物理。无质量狄拉克费米子的物理性质由自旋轨道系数的数学关系决定。对于相等的Rashba和Dresselhauss耦合常数，k-独立的本征旋量和一个持久的自旋螺旋结合无质量双折射狄拉克费米子出现在这个模型中。该模型描述的自旋轨道耦合系统具有从自旋电子学到量子计算的潜在技术应用。
2022-04-14 cond-mat.mes-hall
Full-zone Persistent Spin Textures with Giant Spin Splitting in Two-dimensional Group IV-V Compounds
持久自旋织构（PST）是固态材料在动量$k$ -空间中保持单向自旋极化的性质，其提供了通过持久自旋螺旋（PSH）机制提供必要的长载流子自旋寿命的途径。然而，大多数发现的PST局部发生在第一布里渊区（FBZ）中某些高对称性$k$点或线周围的小部分中，从而限制了PSH状态的稳定性。本文通过对称性分析和第一性原理计算，报道了在二维IV-V族$A_{2}B_{2}$（$A$ = Si，Sn，Ge; $B$ = Bi，Sb）化合物中出现了全带PST（FZPST），这是一种在整个FBZ中显示PST的现象。由于任意$\vec{k}$在整个FBZ中存在波矢点群对称的面内镜像对称操作，在$k$空间中观察到完全的面外自旋极化，从而维持FZPST.重要的是，我们观察到巨大的自旋分裂，其中PST维持，支持大SOC参数和小波长的PSH状态。我们的$\vec{k}\cdot\vec{p}$分析表明，FZPST是强大的非简并带，这可以通过施加一个外部电场有效地控制，从而为未来的自旋电子学应用提供了一个有前途的平台。
2022-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin dynamics in rolled-up two dimensional electron gases
考虑了由于径向约束非对称性而引起的具有自旋-轨道相互作用的弯曲二维电子气。当自旋轨道耦合强度与曲率半径成一定的关系时，电子自旋的切向分量对于任何与自旋无关的散射势都成为守恒量，这导致了一些有趣的效应，如持续的自旋螺旋和自旋弛豫时间的强各向异性。该效应可用于非弹道自旋场效应晶体管。
2007-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of spin-preserving symmetries in two-dimensional hole gases
我们研究了无序介观系统电导中二维空穴气体中持续自旋螺旋对称性的分支。为此，我们通过超越III-V族半导体的轴向近似来扩展以前的模型。对于重空穴子带，我们确定了一个确切的自旋保持对称性类似于电子的情况下，通过分析从弱反本地化弱本地化和自旋传输作为外在的自旋轨道相互作用强度的函数的交叉。
2014-11-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Numerical analysis of the spin-orbit coupling parameters in III-V quantum wells using 8-band Kane model and finite-difference method
采用包络函数近似、8带凯恩模型和坐标空间离散化的有限差分格式，数值计算了基于闪锌矿III-V族半导体的对称和非对称[0 0 1]量子阱中二维电子气的自旋轨道耦合参数。研究了量子阱带参数、宽度以及沿生长方向外加电场大小对Dresselhaus和Rashba自旋轨道耦合参数的影响。在对称InGaAs/GaAs量子阱中，当阱宽和铟含量一定时，第三电子子带的动量线性自旋轨道耦合消失。研究还表明，在非对称InGaAs/GaAs结构中，在一定的电场下，自旋轨道耦合参数可以相等，这是实现SU（2）自旋对称性和形成持续自旋螺旋的条件.此外，我们还计算了自旋-轨道耦合随阱宽、铟含量和外场的变化。所提出的计算自旋轨道耦合参数的方法可以应用于其他具有自旋轨道耦合的二维结构。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall
Spatiotemporal spin fluctuations caused by spin-orbit-coupled Brownian motion
本文发展了二维电子气中自旋密度热涨落的理论。由于电子的布朗运动和自旋-轨道耦合，在样品的空间分离的斑点处探测的自旋涨落是相关的。我们计算的时空关联函数的自旋密度弹道和扩散输运的电子，并分析它们为不同类型的自旋轨道相互作用，包括各向同性Rashba模型和持久的自旋螺旋制度。空间自旋涨落的测量提供了接近热平衡条件下的自旋轨道耦合和自旋输运参数的直接访问。
2015-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Persistent spin grids with spin-orbit coupled 2D electron gas
该研究探讨了窄通道网格内自旋轨道耦合二维电子气的扩散自旋动力学，发现特定自旋分布寿命远超无约束体系且随通道宽度趋零而发散，建立其拓扑$\mathbb{Z}_2$分类并推测可模拟非阿贝尔格点规范理论。
2025-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas hep-lat
The intrinsic inter-band optical conductivity of a C$_{2v}$ symmetric topological insulator
在这项工作中，我们分析研究的C $_{2v}$对称拓扑绝缘体的纵向光学电导率。在$ T = 0 $的电导率表达式推导出使用Kubo公式，并表示为表征低能哈密顿量的Dresselhaus和Rashba参数的比率的函数。我们发现，当Dresselhaus和Rashba参数强度相等时，纵向带间电导消失，也称为持续自旋螺旋态。计算扩展到获得的光学电导率的频率依赖的实部和虚部的拓扑近藤绝缘体SmB $_{6}$表现出C $_{2v}$对称和各向异性狄拉克锥托管拓扑状态的表面布里渊区上的$ \bar{X} $点。
2017-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The nu=5/2 quantum Hall state revisited: spontaneous breaking of the chiral fermion parity and phase transition between abelian and non-abelian statistics
我们回顾了nu = 5/2量子霍尔坪的理论认识的最新进展，并提出了一个新的共形场论，稍有不同的摩尔读一个，描述另一个普适类相关的这个坪。基态仍然由Pfavian给出，并且是完全极化的，而基本准空穴是电荷为1/2的任意子，阿贝尔统计量θ = π/2，它们服从完全的自旋-电荷分离。物理黑洞是由两个这样的准黑洞加上一个自由的中性马约拉纳费米子。我们还计算了两种状态下手征持续电流的周期和振幅，并表明它们具有不同的温度依赖性。最后，我们发现了一个经典的两步相变之间的新的和Moore-Read状态，通过一个可压缩的状态，其特征在于自发破缺的一个隐藏的Z_2对称性对应的手征费米子宇称守恒的迹象。我们相信，这种转变可以解释在nu = 5/2的激活实验中观察到的"扭结"。
2002-04-08 cond-mat.mes-hall hep-th
Spin drift-diffusion for two-subband quantum wells
控制自旋动力学和自旋寿命是自旋电子学的主要挑战之一。为此，在二维电子气（2DEG）的自旋扩散的研究表明，当Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合（SOC）是平衡的，一个持久的自旋螺旋制度出现。在那里，条纹自旋模式显示出很长的寿命，仅受立方Dresselhaus SOC的限制，并且其动力学可以由面内漂移场控制。在这里，我们推导出一个自旋扩散方程的非简并两个子带2DEG。结果表明，由子带密度重叠定义的子带间散射率作为控制自旋动力学的一个新的参数，可以由电场控制，并且在对称量子阱中最大.我们发现，对于大的子带间耦合的动态遵循一个有效的扩散矩阵的子带平均矩阵的约一半。这个额外的1/2因子来自于Matthiessen规则对子带内和子带间散射率的求和，并且导致降低的扩散常数和较大的自旋寿命。我们说明了我们的研究结果与数值解的扩散方程的参数从现实的薛定谔-泊松计算。
2021-04-10 cond-mat.mes-hall
Pure Gauge Spin-Orbit Couplings
利用非阿贝尔规范场理论研究了具有一般线性自旋轨道相互作用（SOI）的平面非阿贝尔纯规范场系统.一类特殊的领域，虽然$2\times2$矩阵，阿贝尔被认为是出现和他们的一般形式。结果表明，在测量这些场的幺正变换的同时，引起了波函数绕固定轴的旋转，但旋转角度与空间有关，这两个旋转都是SOI的特征.实验上重要的等强度Rashba和Dresselhaus SOI（R+D SOI）的情况被证明属于这一类特殊的阿贝尔规范场，和持久自旋阻碍（PSH）的现象，出现在这后一个SOI在一个平面中的存在下，显示出自然适合的一般形式主义的发展。一般形式主义也扩展到一个粒子被限制在一个环的情况下。结果表明，在等强度R+D SOI存在下，环上的哈密顿量幺正等价于只受自旋无关但$θ$相关势支配的粒子的哈密顿量，而将两者联系起来的幺正变换又是R+D SOI的空间相关旋转算符特征.
2021-02-01 cond-mat.mes-hall hep-th math-ph
Spin and charge transport in U-shaped one-dimensional channels with spin-orbit couplings
本文重新推导了自旋-轨道耦合（SOC）为线性动量的一维弯曲沟道中电子哈密顿量的一般形式，并将其应用于U形沟道。将导出的连续一维哈密顿量离散为紧束缚形式，可以应用Landauer-Keldysh非平衡输运形式（LKF）。基于LKF的U-通道的自旋输运与以前的量子力学方法进行了比较。曲率引起的几何潜力，这是以前被忽视的文献中的环问题的作用也被重新审视。讨论了非绝热（对应于弱SOC或急转弯）和绝热（对应于强SOC或平滑转弯）之间的输运机制。基于LKF，有趣的电荷和自旋输运性质进一步揭示。对于电荷输运，Rashba和线性Dresselhaus（001）SOC之间的相互作用导致对U沟道半环部分中的局部电荷密度的额外调制，这被示出为源自角度相关的自旋轨道势。对于自旋输运，理论预测的Rashba环，Dresselhaus环，和持久的自旋螺旋状态的本征态的数值测试目前的量子输运计算。
2011-08-30 cond-mat.mes-hall
Modeling of diffusion of injected electron spins in spin-orbit coupled microchannels
本文研究了自旋极化电子在具有线性Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的扩散微通道中的自旋动力学。我们探讨的自旋进动和自旋扩散长度的自旋轨道相互作用和外部磁场的强度，微通道的宽度和取向的依赖性。我们的结果是基于数值蒙特卡罗模拟和近似的解析公式，都处理自旋动力学量子力学。我们的结论是，自旋扩散长度可比或大于进动长度发生i）在附近的持久自旋螺旋制度的任意通道宽度，和ii）在类似或小于宽度的通道比进动长度，独立的Rashba和Dresselhaus字段的比率。对于类似的强度的Rashba和Dresselhaus字段，稳态自旋密度振荡或保持恒定沿通道平行于面内对角线晶体方向的通道。沿主要立方晶体方向的通道的振荡自旋极化图案倾斜45 $^{\circ}$相对于沟道轴的预测。对于典型的实验系统参数，需要特斯拉量级的磁场来影响自旋扩散和自旋进动长度。
2010-11-20 cond-mat.mes-hall
Elemental Ferroelectric Topological Insulator in $ψ$-bismuthene
本研究提出全新二维铋同素异形体ψ-铋烯，作为首个元素型铁电量子自旋霍尔绝缘体，兼具可测铁电极化、非平庸带隙等特性，还存在全角拉胀行为与可控持续自旋螺旋，为相关领域开辟新方向。
2023-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Old experiments in new light: Young's double-slit and Stern-Gerlach experiments in liquid crystal microcavities
自旋轨道相互作用是自旋电子学应用的核心，它将粒子的自旋与动量自由度耦合起来。在半导体物理学中特别感兴趣的是Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合（SOC）。当Rashba场和Dresselhaus场的强度相等时，它们导致SU（2）自旋旋转对称性，并导致只在半导体量子阱中研究的载流子的持续自旋螺旋（PSH）的出现。最近，一个合成的Rashba-Dresselhaus哈密顿量被证明可以描述被光学各向异性液晶填充的微腔中的腔光子。在这项工作中，我们提出了一个纯光学实现的两种类型的自旋图案对应的PSH和施特恩-格拉赫实验在这样的腔。我们展示了如何对称的哈密顿结果在空间振荡的自旋方向的光子在腔的平面内行进。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spin Relaxation in Quantum Wires
综述了自旋轨道耦合量子线中巡游电子的自旋动力学和自旋弛豫。介绍了自旋动力学，并回顾了半导体中的自旋轨道耦合机制。自旋扩散方程的自旋轨道耦合推导，只使用直观的，经典的随机行走参数。我们给出了一个概述所有的自旋弛豫机制，特别强调在无序导体的运动窄化机制，D 'yakonov-Perel'-Spin弛豫。在这里，我们讨论特别是，存在持久的自旋螺旋解决方案的自旋扩散方程，自旋弛豫率为零。然后，我们推导出的自旋扩散方程的量子线的解决方案，并表明，有一个有效的自旋轨道场的线的宽度小于自旋进动长度$L_{\rm SO}$。我们表明，由此产生的自旋弛豫率的减少导致的量子校正的电导率的符号的变化。最后，我们提出了最近的实验结果，证实了减少的自旋弛豫率在电线的宽度小于$L_{\rm SO}$：自旋弛豫率的直接光学测量，以及运输测量，这表明从弱反本地化弱本地化的线宽度减少的尺寸交叉。开放的问题仍然存在，特别是在较窄的弹道导线，光学和运输测量似乎发现相反的行为的自旋弛豫率：增强，抑制，分别。最后，我们回顾这些和其他开放的问题，仍然挑战的理论理解和建模的实验结果。
2010-12-16 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit interaction in GaAs wells: From one to two subbands
我们研究了GaAs量子阱中的Rashba和Dresselhaus自旋轨道（SO）耦合，阱宽范围为$w$，允许电子占据从一个子带过渡到两个子带。通过进行详细的泊松-薛定谔自洽计算，我们确定了所有子带内和子带间的Rashba（$α_1$，$α_2$，$η$）和Dresselhaus（$β_1$，$β_2$，$Γ$）耦合强度。对于仅占据一个子带的相对窄的孔，我们的结果与Koralek \emph{et al.} [Nature \bfs{48}，610（2009）]的数据一致，即，Rashba耦合$α_1$基本上与$w$无关，这与线性Dresselhaus系数$β_1$的减小相反。当我们加宽阱使得第二子带也可以被填充时，我们观察到$α_2$减小而$α_1$增大，两者几乎与$w$成线性关系。有趣的是，我们发现在研究的参数范围内（即，非常不对称的井）$α_2$可以达到零并改变其符号，而$α_1$总是正的。在$w$的这种双占有状态中，$β_1$大部分是恒定的，而$β_2$随着$w$而降低（类似于单占有状态的$β_1$）。另一方面，子带间Rashba耦合强度$η$随着$w$而减小，而子带间Dresselhaus $Γ$几乎保持不变。我们还确定了持久的自旋螺旋对称点，在每个子带中的Rashba和重整化（由于立方校正）的线性Dresselhaus耦合是相等的，作为阱宽和掺杂不对称性的函数。我们的研究…
2015-02-05 cond-mat.mes-hall
Gauge Covariance and Spin Current Conservation in the Gauge Field Formulation of Systems with Spin-Orbit Coupling
研究了与自旋电子学有关的具有自旋轨道耦合的二维系统的非阿贝尔规范场表述中的规范协变性问题。虽然这些模型一般都是规范固定的，但我们发现，对于时空无关且满足U（1）代数的规范场类，其场强为零，则在哈密顿量中存在剩余规范自由度。规范变换采用变换的波函数的空间相关旋转的形式，其中旋转角度和轴由规范场的特定形式确定，即，自旋轨道耦合这些场可以被测量掉，从而使哈密顿量降为与自由粒子哈密顿量等谱的哈密顿量，并产生了由B.~ A.~ Bernevig \emph{et al.} [Phys.~修订版~ lett. \textbf{97}，236601（2006）]。对整体规范变换的研究导致了一个连续性方程的推导，其中自旋密度沿给定方向的分量是守恒的，该分量又由规范场的特定形式所固定。
2016-01-16 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Mesoscopic scattering dynamics under generic uniform SU(2) gauge fields: Spin-momentum relaxation and coherent backscattering
The University of Osaka（大阪大学）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
研究了在均匀SU(2)规范场下，物质波在无序势弹性散射中的时间与动量分辨动力学，推导了弱局域化区域内的无序平均密度矩阵，并通过精确近似 ladder 和最大交叉图系列的频率依赖性，描述了任意强的SU(2)规范场和无序下的短时间自旋-动量动力学。
2026-07-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
A Unified Description of Spin Transport, Weak Antilocalization and Triplet Superconductivity in Systems with Spin-Orbit Coupling
艾伦伯格方程是描述任意无序度超导体的标准工具。它可以推广到系统的线性动量自旋轨道耦合（SOC），利用SOC与非阿贝尔背景场的类比。这种场混合了单重态和三重态分量，产生了丰富的磁电现象物理。在这项工作中，我们表明，该方程的应用范围进一步扩大，超越超导。在正常状态下，线性化的Eilenberger方程描述了耦合的自旋-电荷动力学。此外，它的预解式对应于所谓的Cooperons，并可用于计算弱局域化修正。具体来说，我们将展示如何解决这个方程的任何源项，并提供一个封闭形式的解决方案的情况下，Rashba SOC。我们使用这个解决方案来解决几个问题的兴趣自旋电子学和超导性。首先，我们研究了正常态下铁磁电极的自旋注入，描述了样品中自旋密度的空间演化，以及从扩散极限到弹道极限的完全跨越。其次，我们讨论了所谓的超导Edelstein效应，并将以前已知的结果推广到任意无序。第三，我们研究了超出扩散极限的弱局域化校正，这可以是一个有价值的工具，在实验表征的材料具有非常强的SOC。我们还解决了所谓的纯规范的情况下，持久的自旋螺旋形式。我们的工作建立了线性化的Eilenberger方程作为一个强大的和一个非常通用的方法，用于研究具有自旋轨道耦合的材料，它往往提供了一个更简单，更直观的图片相比，替代方法。
2020-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
