基于散射实验极化靶的2.5T/1.3K的动态核极化(DNP)系统的开发

动态核极化法(Dynamic Nuclear Polarization, DNP)是利用热平衡下的电子在磁场中的高自旋极化率转移到原子核自旋的技术,从而极大的提高原子核自旋极化率。多种动态极化靶材料已广泛的用于自旋物理散射实验。本文介绍一种简单实用,共同开发的日本山形大学DNP系统,包括超导磁场,氦4蒸发恒冷器,微波系统以及NMR核磁共振检测系统,测得中子靶材料氘带丁醇(D-butanol)中氘核的极化率在2.5T/1.3K达到+6.5%。     

一种可用于极化~3He实验的新型磁场系统

原子核自旋极化的~3He气体已被深入研究并广泛用于各种科学实验.在过去的极化~3He实验中,为了减小磁场梯度对纵向弛豫时间的影响,通常会建造大尺寸的亥姆霍兹线圈来提供所需均匀度的主磁场环境.本文通过计算得到了新的六正方形线圈系统,可以为极化~3He实验提供小型高均匀性的磁场装置.其中线圈系√统内部超过30%的区域磁场梯度满足(|▽B_x|~2+|▽B_y|~2)/B_0 10~(-4)cm~(-1),这一均匀区域比例超过了现在所有用于极化~3He实验的线圈装置.对于其他需要大均匀区域磁场环境的研究实验,新的六线圈系统也具有很好的应用价值.     

自旋相关的电子隧穿和自旋极化

研究了电子的自旋相关的隧穿和极化。在外加磁场的作用下，自旋向上的电子与自旋向下的电子具有不同的隧穿系数。当电子的自旋方向与磁场方向相反时，其隧穿概率受到磁场的抑制而变小；反之，当两平行时，电子的了隧穿系数增大。这种差异可以用本中定义的自旋极化率来表示。本对不同磁场下的自旋极化率进行了计算，结果也表明当电子的动能较小，这种自旋极化的效应越显。     

装置极化效率对极化中子成像质量的影响及修正分析

极化中子照相技术通过分析极化中子束的自旋相移对样品磁场进行成像, 自旋极化/分析装置是照相系统的主要组成部分. 引入中子自旋极化/分析装置的极化效率参数, 从中子极化矢量与磁场相互作用机理出发, 重新推导探测中子强度与磁场分布的定量关系, 利用谱仪模拟软件VITESS, 选取bender型超镜极化器和 ³He 自旋过滤器作为极化/分析装置, 对量化修正式进行验证, 并综合装置极化效率、单色器能量分辨精度和bender型极化器的几何结构等参数, 初步分析极化中子照相技术的磁场定量检测能力, 相关结果可为极化中子照相的实验数据处理技术研究及装置设计提供参考. 关键词： 极化效率 中子照相 磁场成像     

极化子和双极化子在齐聚物中的稳定性

导电聚合物中的元激发稳定性问题对于认识和理解有机材料中的自旋极化输运现象是极其重要的.针对目前存在的极化子与双极化子之间的争论,本文从半经验的Austin Model 1(AM1)方法出发,对齐分子噻吩的掺杂态进行了研究.通过对极化子和双极化子体系能量的比较,发现双极化子可以转换为极化子,从而揭示出在有机半导体材料中可以实现自旋极化输运.     

含stubs量子波导系统的电子自旋极化输运性质

理论上研究了含stubs的Rashba自旋轨道耦合（spin-orbit coupling, SOC）量子波导系统的自旋极化输运性质. 利用晶格格林函数方法,发现由于stubs和SOC产生的势阱使系统中出现束缚态,这些束缚态与传播态之间相互干涉导致电导中出现Fano共振结构,同时在对应的自旋极化率中也出现Fano共振或反共振结构. 此外,由于系统结构的突变使电子被反向散射和量子干涉效应,电导中出现一系列的共振峰. 但是,当系统加上外磁场后,所有这些效应都被抑制, 系统重新出现量子化电导, 同时自旋电导也出 关键词： 量子波导 自旋极化输运 自旋轨道耦合     

动态核极化谱仪的技术改造

介绍了动态核极化(DNP)谱仪数字系统的改造和一套的射频发射和接收系统的建立.谱仪射频通道的90°脉冲宽度为5μs,能完全满足固体交叉极化和大功率去耦的实验要求.实现了DNP增强曲线的自动测量     

极化子比率变化对自旋注入有机半导体性质的影响

从自旋扩散方程和欧姆定律出发研究了铁磁层到有机半导体的自旋注入,得到了系统的电流自旋极化率。有机半导体中的载流子为自旋极化子和不带自旋的双极化子,极化子比率在有机半导体内随输运距离变化。通过计算发现匹配的铁磁和有机半导体电导率有利于自旋注入;通过调节界面电阻自旋相关性,电流自旋极化率可获得很大程度提高;极化子比率衰减速率对有机半导体电流自旋极化率具有非常重要的影响。     

磁电垒结构中自旋极化输运性质的研究

研究了电子隧穿几类磁电垒结构的自旋极化输运性质，导出统一的传输概率公式，揭示了非 均匀磁场的分布与自旋过滤的关系，同时表明采用有效朗德因子较大的半导体材料可以显著 增强磁电垒结构的自旋过滤效果. 关键词： 磁电垒 自旋过滤 自旋电子学 自旋极化     

伴随强光子辐射的自旋极化等离子体研究进展

强光子辐射导致的自旋极化等离子体是强激光与物质相互作用领域兴起的新研究方向。基于等离子体的自旋极化粒子束在固态材料诊断、原子核结构探测、弱电相互作用分析等方面具有广泛应用。同时,自旋作为电子的固有属性,它可为描述等离子体的行为状态提供新的信息自由度,因此自旋极化信号在强场等离子体自诊断也具有潜在应用。概述了在超强相对论等离子体中,由伽马光子辐射伴随的自旋翻转产生的自旋极化等离子体的物理机制,并对其在超高能量密度等离子体瞬态动力学反演的可能进行了介绍。     

铝团簇的电子自旋极化与核自旋-自旋偶合的理论研究

利用传统的密度泛函理论在B3LYP/6-31 G(d)水平上优化了铝簇(Aln ,Aln与Aln-,n=2~9)的几何结构,并利用偶合的微扰的密度泛函理论在B3LYP/6-311 G(3df)水平上计算了核自旋-自旋偶合常数.优化结果表明Aln(n=2~9)中的电子是自旋极化的,与早期的质谱实验一致.核自旋-自旋偶合常数的计算结果表明电子的自旋极化与原子核的自旋取向有密切关系.     

SU(2)非自治系统中的互补混沌——加速器中离子极化的稳定性

利用SU(2)代数动力学方程研究了加速器中带自旋离子的极化对磁场的含时无规扰动的稳定性问题,发现低度极化的系统对磁场无规扰动十分敏感,而高度极化的系统对磁场无规扰动比较稳定;自旋守恒导致自旋纵向分量的无规涨落和横向分量的无规涨落存在着互补性.这一结果表明,在产生离子束极化的实验中,在离子束低度极化的前期阶段,磁场应具有较高的稳定性,而在离子束极化度较高的后期阶段,磁场的稳定性要求可以放松;自旋纵向分量的无规涨落和横向分量的无规涨落的互补性有可能用来做成稳定离子极化的负反馈.     

激光极化129Xe的生物磁共振成像研究进展

激光光抽运自旋交换方法能够极大地增强＾１２９Ｘｅ核自旋极化,其获得的非平衡极化度远远高于在相同磁场里玻尔兹曼平衡值。     

高能电子束流引发的横向极化气体氢靶共振退极化研究

对于HERMES横向极化气体氢靶, 高能电子束流所激发的高频磁场会引发共振退极化. 本文就该极化度下降的产生机制进行研究, 并给出σ₂₄共振点发生位置的测量结果, 并且将极化靶磁场的强度稳定在远离共振点处, 挽回了数据获取时极化度近3%的共振损失.     

对称双势垒量子阱中自旋极化输运的时间特性

电子的隧穿时间是描述量子器件动态工作范围的重要指标. 本文考虑k³ Dresselhaus 自旋轨道耦合效应对系统哈密顿量的修正, 结合转移矩阵方法和龙格-库塔法来解含时薛定谔方程, 进而讨论了电子在非磁半导体对称双势垒结构中的透射系数及隧穿寿命等问题. 研究结果发现:由于k³ Dresselhaus 自旋轨道耦合效应使自旋简并消除, 并在时间域内得到了表达, 导致自旋向上和自旋向下电子的透射峰发生了自旋劈裂; 不同自旋取向的电子构建时间和隧穿寿命不同, 这是导致自旋极化的原因之一; 电子的自旋极化在时间上趋于稳定. 关键词： 自旋极化输运 透射系数 隧穿寿命 自旋极化率     

二维量子点中极化子的自旋弛豫

在考虑Rashba自旋-轨道耦合的条件下, 采用二次幺正变换和变分方法研究了二维抛物量子点中由于电子与体纵光学声子的耦合作用形成的极化子在基态Zeeman分裂能级上的自旋弛豫过程.这一过程主要是通过吸收或发射一个形变势或压电声学声子完成.具体分析了强、弱耦合两种极限下极化子自旋弛豫率与外磁场、量子点半径、Landau因子参数、Rashba自旋轨道耦合参数的变化关系. 关键词： 自旋弛豫 极化子 Rashba自旋轨道耦合 量子点     

铁磁/有机半导体/铁磁系统的电流自旋极化性质研究

根据有机半导体中的电流自旋极化注入和输运实验现象，理论上研究了铁磁/有机半导体/铁磁系统的电流自旋极化性质.考虑到有机半导体的具体特性，从自旋扩散理论和欧姆定律出发，得到了系统的电流自旋极化率.假设自旋极化子和不带自旋的双极化子为有机半导体中的载流子.通过计算发现，极化子为实现有机半导体中电流极化注入和输运的有效自旋载流子，即使它只占总载流子很少一部分.还进一步研究了自旋相关界面电阻和电导率匹配以及有机半导体长度等因素对系统电流自旋极化的影响. 关键词： 自旋电子学 自旋注入 有机半导体 极化子     

一维铁磁/有机系统的基态与自旋分布研究

文中用一维紧束缚模型描述铁磁金属,用一维非简并的Su-Schrieffer -Heeger (SSH)模型描述共轭聚合物,研究了在一维铁磁/共轭聚合物系统和一维CMR材料/ 聚合物系统中的电子转移和自旋转移.发现在聚合物部分没有自旋的双极化子比有自旋的极化子具有较低的能量而容易产生.然而在铁磁CMR材料/聚合物系统中极化子的产生能低于聚合物中极化子的产生能,增加了有机物中自旋极化输运的可能性.     

自旋极化电子从铁磁金属注入半导体时自旋极化的计算

对自旋极化电子从铁磁金属通过绝缘层薄膜注入半导体时的自旋极化率与绝缘层厚度以及所加偏压的关系等作了计算.所得结果与最新实验结果相符，并发现偏压适中、绝缘层较厚时 有较大的电流自旋极化率，偏压很小时电流自旋极化率几乎为零. 关键词： 自旋极化电子注入 Slonczewski模型 隧道磁电阻 非零偏压     

Ⅱ-Ⅵ族稀磁半导体多层结构中的自旋极化隧穿

采用转移矩阵法和Airy函数,研究了ZnSe/ZnMnSe/ZnSe/ZnBeSe/ZnSe/ZnBeSe/ZnSe异质结构的自旋极化输运。在外加偏压和磁场对电子透射系数和自旋极化率的影响方面,所得到的结论显现出复杂而有趣的特性。磁场对自旋向上和向下电子隧穿的影响是不同的:对于自旋向上情况,出现双共振向单共振转换现象。