Rashba自旋-轨道相互作用影响下量子盘中强耦合磁极化子性质的研究

本文基于Lee-Low-Pines幺正变换法,采用Tokuda改进的线性组合算符法研究了Rashba自旋-轨道相互作用效应下量子盘中强耦合磁极化子的性质.结果表明,磁极化子的相互作用能Eint的取值随量子盘横向受限强度ω0、外磁场的回旋频率ωc、电子-LO声子耦合强度α和量子盘厚度L的变化均与磁极化子的状态性质密切相关;磁极化子的平均声子数N随ωc,ω0和α的增加而增大,随L的增加而振荡减小;在Rashba自旋-轨道相互作用效应影响下磁极化子的有效质量将劈裂为m*+,m*-两种,它们随ωc,ω0和α的增加而增大,随L的增加而振荡减小;在研究量子盘中磁极化子问题时,电子-LO声子耦合和Rashba自旋-轨道相互作用效应的影响不可忽略,但Rashba自旋-轨道相互作用和极化子效应对磁极化子的影响只有在电子运动的速率较慢时显著.     

三角阱中考虑Rashba效应的极化子声子平均数（英文）

本文采用改进的线性组合算符和幺正变换相结合的方法,推导出了考虑自旋和轨道相互作用即Rashba效应影响下的三角量子阱中弱耦合极化子的声子平均数,讨论了极化子的声子平均数随电-声子耦合常数和自旋轨道耦合常数的变化.通过取极化子单位后计算结果并绘图表明:电-声子耦合作用和Rashba效应对极化子的声子平均数均有影响,而且发现声子平均数随因为电-声子耦合作用和Rashba效应的增强均会增加.     

Rashba自旋-轨道耦合下二维双极化子的基态性质

在考虑Rashba自旋-轨道耦合效应下,基于Lee-Low-Pines变换,采用Pekar型变分法研究了量子点中双极化子的基态性质.数值结果表明,在电子-声子强耦合(耦合常数α6)条件下,量子点中形成稳定双极化子结构的条件(结合能E_b0)自然满足;双极化子的结合能E_b随量子点受限强度ω_0、介质的介电常数比η和电子-声子耦合强度α的增大而增加,随Rashba自旋-轨道耦合常数αR的增加表现为直线增加和减小两种截然相反的情形;Rashba效应使双极化子的基态能量分裂为E(↑↑),E(↓↓)和E(↑↓)三条能级,分别对应两电子的自旋取向为"向上"、"向下"和"反平行"三种情形;基态能量的绝对值|E|随η和α的增加而增大,随αR的增加表现为直线增加和减小两种截然相反的情形;在双极化子的基态能量E中,电子-声子耦合能所占据的比例明显大于Rashba自旋-轨道耦合能所占比例,但电子-声子耦合与Rashba自旋-轨道耦合间相互渗透、彼此影响显著.     

Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的性质

采用改进的线性组合算符和幺正变换的方法研究了Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的性质,导出了Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的振动频率、有效质量、基态分裂能和相互作用能。数值计算结果表明随Rashba自旋-轨道耦合常数的增加,由于声子作用产生的附加能量能对零磁场时自旋分裂能的影响占有绝对优势。库仑势对束缚极化子的基态能量的影响同时也占有绝对优势。所以,研究Rashba自旋轨道相互作时声子的影响不可忽略。     

Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的性质

采用改进的线性组合算符和幺正变换的方法研究了Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的性质,导出了Rashba效应影响下量子点中弱耦合束缚极化子的振动频率、有效质量、基态分裂能和相互作用能。数值计算结果表明随Rashba自旋-轨道耦合常数的增加,由于声子作用产生的附加能量能对零磁场时自旋分裂能的影响占有绝对优势。库仑势对束缚极化子的基态能量的影响同时也占有绝对优势。所以,研究Rashba自旋轨道相互作时声子的影响不可忽略。     

量子点双链中电子自旋极化输运性质

利用非平衡格林函数方法, 研究了与单个量子点耦合的量子点双链中电子自旋极化输运性质. 由于系统中Rashba自旋轨道耦合产生的自旋相关的相位, 电子通过上下两种路径时, 自旋不同的电子干涉情况不同, 从而导致了电极中的自旋极化流. 左右两电极间的偏压使单个量子点中的自旋积聚在很大能量区域内能够保持较大的值. 由于系统结构的左右不对称, 正负偏压下自旋积聚情况完全不同. 这些计算结果将有助于实验上设计新型的自旋电子学器件.     

电磁波辐照下量子线的电子自旋极化输运性质

理论上研究Rashba自旋-轨道相互作(SOI)量子线在外电磁波辐照下的电子自旋极化输运性质.在自由电子模型下利用散射矩阵方法,发现当Rashba SOI较弱时,自旋极化率与外电磁场频率和电子入射能量无关,而当Rashba SOI较强时,自旋极化率则强烈依赖于外场频率和电子入射能量,其物理根源是Rashba SOI使子带混合引起的.此外,当电子的入射能量增加到打开另一通道阈值时,电子的透射率出现一个反常的台阶结构,这来源于电子与光子的非弹性散射而使电子在子带间的跃迁. 关键词： 量子线 电磁波 自旋极化输运 散射矩阵     

量子阱中电子自旋注入及弛豫的飞秒光谱研究

采用飞秒脉冲的饱和吸收光谱方法研究了GaAs/AlGaAs多量子阱中电子自旋的注入和 弛豫特性，测得电子自旋极化弛豫时间为80±10ps.说明了电子自旋 轨道耦合相互作用引 起局域磁场的随机化，是导致电子的自旋极化弛豫的主要机理. 关键词： 自旋电子学 半导体量子阱 飞秒激光光谱 自旋 轨道耦合     

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     

Rashba自旋轨道耦合作用下电荷流散粒噪声与自旋极化的关系研究

根据存在自旋轨道耦合时基于散射理论的电流表达式和散粒噪声表达式,并利用自旋密度矩阵推导出沿自旋量子化坐标的自旋极化率表达式.解析计算了单通道的情况,发现自旋极化率和电荷流散粒噪声无关.由于多通道解析推导的困难,使用非平衡格林函数技巧,数值计算了包含自旋轨道耦合效应的纯净二维电子气的多通道情况.分别改变偏压、自旋轨道耦合系数、导体长度,研究了这三种不同条件下的自旋极化率与电荷流散粒噪声Fano因子的相关性.两者的相关性表明,相关性定量关系的建立可能为自旋极化的全电学检测提供新思路. 关键词： 散粒噪声 自旋极化 Rashba自旋轨道耦合 散射矩阵     

Influence of spin–orbit interactions on the polaron properties in wurtzite semiconductor quantum well

We have study the simultaneous effect of Rashba and Dresselhaus spin–orbit interactions on the polaron properties in wurtzite semiconductor quantum wells. The linear and cubic contributions of the bulk Dresselhaus spin–orbit coupling and the effects of phonon confinement on electron–optical-phonon interaction Hamiltonians are taken into account. We have found analytical solutions for the polaron energies as well as polaron effective mass within the range of validity of perturbation theory. It is shown that the polaron energy and effective mass correction are both significantly enhanced by the spin–orbit coupling. Wave number dependent phonon contribution on the electron energy has minima and varies differently of the spin-up and spin-down states. Polaron self-energy due to interface optical phonon modes has larger values than of the confined optical phonon modes ones. The polaron effective mass exhibits anisotropy and the contribution of the Dresselhaus spin–orbit coupling term on the polaron effective mass is dominated by Rashba one.     

声子色散和库仑势对量子点中极化子基态能量的影响

本文在声子色散和库仑束缚势的影响下利用压缩态变分法计算了抛物量子点中弱耦合极化子的基态能量。采用的变分方法是基于逐次正则并且利用单模压缩态变换处理通常被我们所忽略的在第一次幺正变换中产生的声子产生湮灭算符的双线性项。计算得出了在考虑声子色散和库仑束缚势的情况下抛物量子点中弱耦合极化子的基态能量的数学表达式。讨论了在弱耦合情况下,受限长度,电子-声子耦合常数,色散系数,库仑结合参数与基态能量之间的依赖关系。     

Bound polaron in a quantum pseudodot under Rashba effect

In the present work, the influence of Rashba effect on bound polaron in a quantum pseudodot is studied. Using the Lee–Low–Pines unitary transformation method and the Pekar type variational procedure, we have derived an expression for the bound polaron ground state energy. The ground state energy as functions of the wave vector, the electron–phonon coupling strength, and quantum confinement size is obtained by considering different Coulomb bound potentials. It is found that (i) the ground state energy is decreased with raising the Coulomb bound potential, the electron–phonon coupling strength, and quantum confinement size. (ii) The ground state energy increases when the wave vector is increasing. (iii) The ground state energy splits into two branches (spin-up and spin-down) due to the Rashba effect.     

声子和温度对球型量子点中极化子性质的影响

采用求解能量本征方程、幺正变换及变分相结合的方法,研究声子和温度对球型量子点中极化子性质的影响。数值计算表明,声子效应导致极化子的基态能量低于电子能量,且极化子基态能量随电子—声子耦合强度的增大而降低。数值计算还表明,温度较低时,声子不会被激发,极化子的基态能量不随温度而变;温度较高时,声子会被激发,导致极化子能量随温度升高而增大。     

声子和温度对球型量子点中极化子性质的影响

采用求解能量本征方程、幺正变换及变分相结合的方法,研究声子和温度对球型量子点中极化子性质的影响.数值计算表明,声子效应导致极化子的基态能量低于电子能量,且极化子基态能量随电子-声子耦合强度的增大而降低.数值计算还表明,当温度较低,使得电子热运动能量小于声子能量时,声子不会被激发,极化子的基态能量不随温度的变化而变化;在温度较高,使得电子热运动能量大于声子能量时,电子和晶格热运动加剧,更多的声子被激发.极化子的基态能量随温度的升高而增大.     

Equilibrium spin current induced by spin-orbital interaction in a quantum dot system

We report a theoretical study of the equilibrium spin current flowing in a quantum dot system. Two electrodes are the two-dimensional electron gas with Rashba or Dresselhaus spin-orbital interaction. By using the Keldysh Green's function technique, we demonstrated that a nonzero spin current can flow in the system without bias. At the weak coupling between electrodes and the quantum dot, the spin current is approximately proportional to the cross product of two average pseudo-magnetizations in two electrodes, which agrees with the result of the linear response theory; whereas at the opposite case, the strong coupling between the quantum dot and electrodes can lead to a non-sinusoidal behavior of the equilibrium spin current. These behaviors of the equilibrium spin current are similar to the Josephson current.     

Probability density and oscillating period of magnetopolaron in parabolic quantum dot in the presence of Rashba effect and temperature

We study the property of magnetopolaron in a parabolic quantum dot under the Rashba spin-orbit interaction (RSOI) by adopting an unitary transformation of Lee-Low-Pines type and the variational method of Pekar type with and without considering the temperature. The temporal spatial distribution of the probability density and the relationships of the oscillating period with the RSOI constant, confinement constant, electron-phonon coupling strength, phonon wave vector and temperature are discussed. The results show that the probability density of the magnetopolaron in the superposition of the ground and first excited state takes periodic oscillation (T₀/period) in the presence or absence of temperature. Because of the RSOI, the oscillating period is divided into different branches. Also, the results indicate that the oscillating period increases (decreases) when the RSOI constant, electron-phonon coupling strength and phonon wave vector (the confinement constant) increase in a proper temperature, and the temperature plays a significant role in determining the properties of the polaron.     

Possible polaron formation of zigzag graphene nano-ribbon in the presence of Rashba spin–orbit coupling

In this article we study the role of Rashba spin–orbit coupling and electron–phonon interaction on the electronic structure of zigzag graphene nanoribbon with different width. The total Hamiltonian of nanoribbon is written in the tight binding form and the electron–electron interaction is modeled in the Hubbard term. We used a unitary transformation to reach an effective Hamiltonian for nano ribbon in the presence of electron–phonon interaction. Our results show that small Rashba spin orbit coupling annihilates the anti-ferromagnetic phase in the zigzag edges of ribbon and the electron–phonon interaction yields small polaron formation in graphene nano ribbon. Furthermore, Rashba type spin–orbit coupling increases (decreases) the polaron formation energy for up (down) spin state.