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
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
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
Gate-Control of Anisotropic Spin Transport and Spin Helix Dynamics in a Modulation-Doped GaAs Quantum Well
电子自旋输运和动力学研究在一个单一的，高迁移率，调制掺杂，GaAs量子阱使用超快双色克尔旋转显微光谱，自旋扩散和运输的定性动力学理论模拟的支持。自旋的演化受Dresselhaus体和Rashba结构反转不对称性支配，其表现为可以直接从实验相干自旋进动中提取的有效磁场。自旋旋进长度L-SOI被定义为在有效磁场中的一个完整旋进。观察到（a）面外电场的应用通过自旋-轨道耦合的Rashba分量改变自旋衰减时间和L-SOI，（b）面内磁场允许提取Dresselhaus和Rashba参数，以及（c）面内电场显著地修改L-SOI和扩散系数。虽然模拟再现了实验的主要特征，但后者的结果超过了相应的模拟，并扩展了先前对漂移电流依赖的自旋轨道相互作用的研究。
2017-12-15 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
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
Spontaneous Emergence of Persistent Spin Helix from Homogeneous Spin Polarization
我们证明了在Bychkov-Rashba自旋轨道耦合存在下，一维有限长度结构中的均匀自旋极化自发地朝着持久的自旋螺旋衰减。基于自旋漂移扩散方程到复场热方程的映射，提出了一种新的方法来分析自旋螺旋态的形成。这种显著不同且简单的方法允许产生稳健的自旋结构，其性质可以通过自旋轨道相互作用的强度和/或结构的长度来调节。我们推广了我们的结果为二维的情况下，预测形成持久的自旋螺旋在二维通道从均匀的自旋极化。
2011-01-31 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
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
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
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
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
Probing variations of the Rashba spin-orbit coupling at the nanometer scale
Rashba效应作为一种电可调的自旋-轨道相互作用是众多可能应用的基础，例如自旋滤波器、自旋晶体管和使用纳米线中的马约拉纳态的量子计算。此外，这种相互作用可以决定二维自旋退相和反定域化现象。然而，Rashba参数的真实空间模式从未被探索过，尽管它严重影响，例如，在拓扑保护的沟道中使用自旋螺旋状态和另外禁止的电子反向散射的自旋晶体管更鲁棒。在这里，我们将这种模式映射到纳米长度尺度，通过使用扫描隧道光谱测量最低朗道能级的自旋分裂。我们揭示了强烈的波动与当地的静电势的InSb反型层与一个大的Rashba系数（~1 eV）。这种新型的Rashba场映射能够更全面地理解临界波动，这可能对基于自旋电子器件的鲁棒性具有决定性意义。
2016-04-25 cond-mat.mes-hall
Emergence of radial Rashba spin-orbit fields in twisted van der Waals heterostructures
本文通过第一性原理证明，在扭曲范德华同质双层和异质多层结构中Rashba自旋轨道耦合可呈径向，且能通过电场调控其从径向到切向的转变，为设计自旋-电荷转换和控制超导性提供了新途径。
2024-02-19 cond-mat.mes-hall
The fate of $p$-wave spin polarization in helimagnets with Rashba spin-orbit coupling
本文研究 Rashba 自旋-轨道耦合对螺旋磁体中 $p$ 波自旋极化的影响，证明虽单一螺旋链的 $p$ 波对称性会因自旋-轨道耦合而微弱偏离，但反铁磁耦合的螺旋对能产生完全鲁棒、无需精细调节的 $p$ 波自旋极化，利于自旋电子学应用。
2025-04-22 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
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
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
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
Dynamic spin-Hall effect and driven spin helix for linear spin-orbit interactions
我们推导出在有限的，无序的二维半导体沟道的电诱导自旋积累的边界条件。而对于直流电场，这些边界条件选择空间恒定的自旋轮廓，相当于消失的自旋霍尔效应，我们表明，在一个非零的交流自旋霍尔效应，即，即使对于线性固有自旋轨道相互作用，它也产生空间非均匀的面外极化。分析[001]和[110]生长量子阱中的不同几何结构，我们发现，尽管这种面外极化通常被限制在距离沟道边缘的几个自旋轨道长度内，但也有可能产生在整个沟道上延伸的空间振荡自旋分布。后者是由于在通道的横向方向上的驱动自旋螺旋模式的激发。我们表明，虽然有限的频率抑制这种模式，它可以被放大的磁场调谐到谐振频率的电场。在这种情况下，在相同强度的Rashba和Dresselhaus SOI的有限尺寸效应导致该螺旋模式的幅度的增强。本文讨论了自旋流与边界条件的关系。
2009-12-09 cond-mat.mes-hall
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
Radial Rashba spin-orbit fields in commensurate twisted transition-metal dichalcogenide bilayers
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）
研究发现扭曲过渡金属二硫化物双层中径向Rashba自旋轨道场的形成机制及其对称性保护。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall
Long-Range Spin-Triplet Helix in Proximity Induced Superconductivity in Spin-Orbit-Coupled Systems
我们研究了自旋轨道耦合系统中的邻近感应三重态超导电性，发现感应三重态超导电性的\textbf{d}矢量发生进动，这种进动可以通过改变Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的相对强度来控制.特别是，当这两个自旋轨道耦合具有相等的强度时，预测了长程自旋三重螺旋。我们还研究了约瑟夫森结的几何形状，并表明0和$π$结之间的过渡可以通过控制与栅极电压的自旋轨道耦合。提出了一个实验装置来验证这些效果。相反，这些效应的观察可以作为三重态超导性的直接确认。
2014-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Simple spin-orbit based devices for electron spin polarization
我们提出了具有自旋轨道耦合（但没有磁场或磁性材料）的量子器件，当连接到引线时，产生高度的透射电子极化。这种简单装置的一个例子是在由几个连续梯级耦合的两个1D链组成的紧束缚模型中处理的（即，阶梯）并经受栅极电压。随后的散射问题（与Rashba自旋轨道耦合）得到解决，并预测一个相当大的极化。当梯子被扭曲成螺旋（如DNA）时，曲率能量增加了极化。对于具有随机自旋轨道耦合的系统，极化分布是宽的，因此在给定的无序实现的测量中可以获得高的极化度。当在双螺旋结构中发生无序时，则取决于散射能量，偏振分布的方差可以由于螺旋曲率而甚至进一步增加。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall
Stacking switching between correlation-protected radial Rashba field and persistent spin textures in graphene encapsulated by 1T-TaS$_2$ monolayers
Institute of Physics, Pavol Jozef Šafárik University in Košice（帕沃尔·约瑟夫·沙法里克大学科希策物理研究所）；Institute of Informatics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院信息学研究所）；Faculty of Physics, University of Belgrade（贝尔格莱德大学物理学院）；Institute of Experimental Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院实验物理研究所）；New Technologies Research Centre, University of West Bohemia（西波希米亚大学新技术研究中心）
通过第一性原理、紧束缚模型和Kubo公式，发现1T-TaS2封装石墨烯的堆叠方式决定电荷-自旋/轨道转换：AA堆叠产生径向Rashba自旋织构和增强的Rashba-Edelstein效应；AA'堆叠形成持久面外自旋织构，且轨道霍尔效应比自旋霍尔效应高三个数量级。
2026-06-11 cond-mat.mes-hall
Magnetotransport Signatures of the Radial Rashba Spin-Orbit Coupling in Proximitized Graphene
本文通过大规模磁输运计算揭示径向 Rashba 自旋轨道耦合的独特特征，并提出利用面内磁场翻转对称性直接估计 Rashba 角的方案。
2024-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-helix driven insulating phase in two dimensional lattice
受自旋轨道耦合系统中突现的$SU(2)$对称性的启发，我们研究了二维晶格中自旋螺旋驱动的绝缘相。当Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合都存在时，完美的费米面嵌套发生在特定的条件下，取决于晶格几何。在这种情况下，任何波矢$\vec{k}$处的上自旋能量都等价于$\vec{k}\!+\!\vec{Q}$处的下自旋能量，即所谓的\textit{shifting wave vector} $\vec{Q}$。因此，即使在存在微小的电子-电子相互作用的情况下，该系统也使具有螺旋状磁有序的磁性绝缘体稳定，其中磁有序波矢量与$\vec{Q}$成比例。首先给出了一般晶格模型中\textit{shifting wave vector}存在的条件和自旋轨道耦合系统中突现的$SU(2)$对称性。在此基础上，我们将其推广到半填充的正方晶格中，讨论了具有（非）共面自旋密度波和电荷序的绝缘相。我们的研究强调了可能的新型二维磁性材料，并可适用于各种范德华材料及其异质结构的电场，应变和压力的控制。
2019-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
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
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
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
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
Gate control of the spin mobility through the modification of the spin-orbit interaction in two-dimensional systems
自旋阻力测量是在一个二维的电子系统设置接近交叉自旋螺旋制度，并耦合强子带间散射。在具有长自旋寿命和高电荷迁移率的罕见组合的样品中，漂移输运允许我们确定自旋轨道场和自旋迁移率各向异性。我们使用了一个随机游走模型来描述系统的动力学，并发现良好的协议Rashba和Dresselhaus耦合。提出的两个子带系统显示了一个大的调谐杠杆臂的Rashba常数与栅极电压，这提供了一个新的路径走向自旋晶体管。此外，数据显示了由自旋轨道常数控制的大自旋迁移率，所述自旋轨道常数沿着垂直于漂移速度的方向设置场。这项工作直接揭示了作为各向异性自旋轨道场的强度的函数的自旋极化包的运输中所经历的阻力。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall
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
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
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
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
Interatomic spin-orbit interaction in a $p$-orbital helical atomic chain
研究p轨道螺旋原子链中原子间自旋轨道相互作用的起源与特性，揭示其与chiral-induced spin selectivity效应的关系。
2025-12-01 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
Dimensional Dependence of Weak Localization Corrections and Spin Relaxation in Quantum Wires with Rashba Spin-Orbit Coupling
得到了具有线性Rashba自旋轨道耦合的无序量子线电导率的量子修正。对于具有自旋守恒边界条件的量子线，我们发现了从弱反到弱局域化的交叉，因为使用Cooperon方程的精确对角化减少了线宽W。这种交叉是由于传导电子的自旋弛豫速率的尺寸依赖性，当线宽度小于体自旋进动长度$L_{SO}$时，传导电子的自旋弛豫速率减小。因此，我们确认了先前对于小线宽$W/L_{SO}<= 1$ [PRL 98，176808（2007）]的结果，其中仅考虑了Cooperon方程的横向0-模式。我们发现，自旋螺旋的解决方案变得稳定的任意比例的线性Rashba和Dresselhaus耦合在狭窄的电线。对于较宽的线，自旋弛豫率被发现是不单调的线宽度的函数：它成为第一个增强的W上的顺序的散装$L_{SO}$之前，它成为减小较小的线宽度。此外，我们发现，自旋弛豫是最小的线的边缘宽的电线。研究了塞曼耦合对垂直于二维电子系统的磁场的影响，发现它使交叉从弱反到弱局域转移到更大的线宽$W_c$。当量子线的横向限制势是平滑的（绝热的）时，自旋弛豫速率被发现随着W的减小而增强。我们发现，只有一个自旋极化态保持有限的自旋弛豫率在这样的窄线。因此，我们得出结论，极化自旋注入到双量子线应该是有利的线与光滑的限制势。最后，在与横向周期性边界条件对应的管状导线中，我们发现自旋弛豫率没有降低。
2010-06-17 cond-mat.dis-nn 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
Coulomb-exchange effects in nanowires with spin splitting due to a radial electric field
本文研究了在径向电场作用下，圆柱形量子线中电子与自旋轨道的Rashba型耦合作用下的库仑交换相互作用。讨论了自旋劈裂对单粒子能带色散、准粒子有效质量和系统每粒子总交换能的影响。交换相互作用通常抑制最低纳米线子带中的准粒子有效质量，并且发现有限的自旋分裂显著增加准粒子质量抑制的幅度（在实验相关参数范围内高达15%）。相比之下，自旋-轨道耦合导致每个粒子的交换能的大小适度（1%水平）降低。我们的研究结果揭示了量子限制系统中自旋轨道耦合和库仑相互作用的相互作用，包括那些预计将托管奇异准粒子激发。
2015-09-07 cond-mat.mes-hall
Topological states in chiral electronic chains
我们考虑了拓扑相或其附近对自旋密度和自旋极化率的影响。我们显示了量子化的Berry相位在一个一维的极化螺旋结构，在外部磁场的存在下，并显示其对自旋密度的影响。由于诱导自旋轨道耦合和外部横向磁场的共同作用，在Berry相量子化的情况下，动量空间自旋密度的极角量子化，而边缘态没有表现出极角量子化，与体态相反.在适当的条件下，该模型可以推广到具有非均匀Rashba自旋轨道耦合的链，具有零能量或低能量边缘状态。由于时间反演对称性的破缺，我们恢复了当耦合到外部引线时，手性诱导自旋极化和自旋输运穿过手性链的效应。讨论了量子化自旋极化和低能态对自旋输运的影响。
2022-08-23 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$|α|=|…
2020-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Semiclassical path integral approach on spin relaxations in narrow wires
采用半经典路径积分方法研究了具有Rashba自旋轨道相互作用的二维窄条中的自旋弛豫。数值计算结果与实验数据吻合较好，但实验结果的某些特征尚不清楚。我们还计算了一个均匀的自旋密度分布在弹道制度的非常窄的电线的松弛。随着线宽的减小，自旋极化呈现出从指数衰减到振荡的类贝塞尔弛豫的转变。SPI方法也被用来计算特别长寿命的螺旋模式的弛豫。已发现一个很好的协议与基于扩散理论的计算。
2009-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-fold symmetry flattens Dirac cone of surface state at W(110)
W（110）表面的$C_{2v}$对称性强烈影响自旋-轨道诱导对称能隙内的自旋极化类狄喇克锥表面态。我们提出了一个详细的角度分辨光电子能谱研究与$s$ -和$p$ -偏振光沿三个不同的对称线。沿$\barΓ\bar{H}$和$\barΓ\bar{S}$出现Dirac-cone样特征，而沿$\barΓ\bar{N}$强烈变形。一个双重的$Σ_{3}$对称性的$d$型表面状态的光电子能谱实验使用线偏振光。我们的结果是很好地描述了模型计算的基础上的有效哈密顿量与$C_{2v}$对称性，包括Rashba参数高达三阶。表面态的扁平狄拉克锥是由与$Σ_{1}$和$Σ_{2}$对称的体连续态的杂化引起的。从模型计算中得到的自旋织构显示出准一维的行为。这一发现为$d$ -基于电子的持续自旋螺旋系统和/或弱拓扑绝缘体的研究开辟了新的途径。
2012-07-16 cond-mat.mes-hall
Spin drift and diffusion in one- and two-subband helical systems
本文采用Rashba模型、线性Dresselhaus模型和立方Dresselhaus模型以及子带间自旋-轨道耦合模型，发展了二维电子气中自旋漂移和扩散的理论。额外的子带自由度引入了新的特性的持续自旋螺旋（PSH）动力学。如前所述，对于可忽略的子带间散射率，独立子带的磁化强度之和导致具有长自旋寿命的交叉PSH的棋盘图案。对于强子带间散射，我们的快速子带动力学模型作为一个新的随机变量，产生一个动力学集的两个子带的平均自旋轨道耦合。在这种情况下，交叉PSH变成各向同性，呈现具有短自旋寿命的圆形（贝塞尔）图案。此外，有限的漂移速度破坏了平行方向和横向方向之间的对称性，使图案变形和拖曳。我们发现最大自旋寿命随着漂移速度的增加而偏离PSH区。我们提出了这些情况下的近似解析解，并定义其有效域。讨论了磁场和初始包宽的影响。
2017-03-16 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent magnetotransport through a ring in the presence of spin-orbit interaction
精确求解了介观环中电子的薛定谔方程，该方程考虑了自旋-轨道相互作用（SOI）的Rashba项和线性Dresselhaus项以及磁场$B$。这些项以及$B$的有效电场具有垂直和径向分量。研究了它们与$B$的相互作用及其对光谱的影响。通过这样一个环的传输，与两个引线连接到它，被评估为SOI强度和这些字段的取向的函数。Rashba和Dresselhaus术语以不同的方式影响传播。通过一系列的环具有不同的半径和SOI在两个手臂的环或只在其中之一的传输也进行了评估。对于弱磁场$B\leq 1$ T的影响，塞曼项的传输，通过微扰理论评估，是可以忽略的。
2006-08-18 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
Spin-Orbital Textures and Interferometers by Nanoscale Geometric Design of Quantum Rings with Orbital Rashba Coupling
我们推导出一个有效的连续介质模型来描述电子在弹道一维弯曲纳米结构中的传播，该纳米结构的特点是由于具有$d-$轨道对称性的局域电子态、原子自旋-轨道耦合和轨道Rashba耦合而引起的自旋-轨道自由度的强烈相互作用.我们演示了如何一个平面的不均匀的空间曲率的纳米通道可以产生通过循环上相应的布洛赫球表示的自旋和轨道纹理。特别是，我们采用了典型的情况下，一个椭圆形的量子环，以探讨在低能量的电子输运的几何形状的作用。我们发现，在这个政权的自旋和轨道纹理表现出相等的绕组周围的径向或面外方向。值得注意的是，自旋和轨道绕组不仅可以通过修改纳米级形状来调整，就像自旋Rashba效应一样，还可以通过电子门控改变电子密度。我们表明，纹理的存在与图案的几何Aharonov-Anandan阶段内的量子环内的一个周期中获得。此外，不同于单带Rashba耦合纳米环，电导的操纵可以通过电子密度变化来实现，并且间接地通过反转不对称相互作用的强度的变化来实现。
2019-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Kinetics of Spin Relaxation in Wires and Channels: Boundary Spin Echo and Tachyons
本文利用自旋动力学方程研究了一维线和二维沟道中的自旋极化动力学。这种方法是有效的扩散和弹道自旋输运制度，因此，更一般比通常的自旋漂移扩散方程。特别地，我们证明了在具有Rashba自旋轨道相互作用的无限一维线中，指数自旋弛豫衰减可以由振荡函数调制。在有限长度的一维线自旋弛豫的情况下，它示出了一个最初均匀的自旋极化自发地转变成一个持久的自旋螺旋。在有限长金属丝中发现了初始局域自旋极化包的一种有趣的类似声波回声的行为。我们表明，传播的自旋极化曲线从系统边界反射，并返回到其初始位置类似的反射声波从障碍物。对有限和无限一维体系，求出了自旋动力学方程的格林函数。此外，我们明确地表明，在2D通道与Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用的强度相等的自旋弛豫发生类似的一维线的有限长度。最后，找到了一维自旋动力学方程到虚质量Klein-Gordon方程的一个简单变换，从而建立了半导体自旋电子学与相对论量子力学之间有趣的联系.
2011-06-02 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
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
