等价电子耦合波函数的构造和矩阵元计算

按(U,D)L-LSQ-R耦合格式构造等价电子耦合波函数(这里U(D)是自旋向上(向下)电子的轨道角动量,Q是准旋,R是自旋-准旋交换算符),只需对半满壳层计算耦合波函数,其它电子数耦合波函数可通过准旋升、降算符和自旋-准旋交换算符的作用得到.对p,d,f,g壳层进行了耦合波函数和产生-湮没算符约化矩阵元计算.理论分析和实际计算表明,(U,D)L-LSQ-R耦合格式比一般LS耦合格式更便于计算. 关键词：     

可控磁性量子点杂质引起的单电子自旋过滤器

本文提出一种基于电子-电子自旋交换相互作用获得自旋极化电流的模型. 该方案中, 需要两个距离相近的量子点. 其中一个是开放系统, 另一个是封闭系统. 开放系统能完成单电子输运, 封闭系统产生比较强的局域磁场, 两个系统之间有电子-电子自旋交换相互作用. 该相互作用会影响电子输运, 从而可以对电子输运产生自旋过滤效应. 我们用量子主方程描述开放系统的演化, 在有效哈密顿量的基础上, 可以得到解析结果. 结果显示, 在低温条件下, 交换相互作用足够强的时候, 系统给出的自旋过滤效率接近1 .     

在合金Fe1—yCoySi中一种新的磁电阻微观机制

在混价锰氧化物巨磁电阻材料中[例如,(Ｌａ,Ｃａ)ＭｎＯ3],材料的金属性来源于掺杂,而材料的磁性(局域磁矩)原本就存在于母化合物(ＬａＭｎＯ3)中,磁性的载体是Ｍｎ离子内能量较低的三个ｄ电子(ｔ2ｇ电子).外加磁场迫使传导电子的自旋与局域矩趋于平行,减小了传导电子在格点间跳转的库仑能,从而导致负的磁电阻效应,即外加磁场使电阻减小.此外,也有的材料表现出正的磁电阻效应,其中可能涉及各种各样的机制:(1)电子在磁场中由于洛伦兹力的作用产生回旋运动,它增加了电子受散射的几率,从而导致电阻增大.上述机制仅发生在磁场平行于电场的情况下…     

局域交换场和电场调控的锗烯纳米带自旋过滤效应

基于非平衡格林函数方法,理论研究了Z轴方向局域交换场和电场对锗烯纳米带中电子自旋极化输运性质的影响.结果表明对锗烯的边缘区域施加强度大于其2倍有效自旋轨道耦合强度的交换场,可使自旋向上和向下电子的能带在不同的能量区间产生带隙,从而实现对不同自旋取向电子的100%过滤.提出了一种利用电场辅助降低自旋过滤效应所需阈值交换场强度的方法.研究表明,同时对中心器件区域施加局域交换场和电场,可以在小于有效自旋轨道耦合的弱交换场强度下,在较大的能量窗口区域过滤自旋向上或向下的电子.增大局域交换场强度,自旋过滤效应所对应的能量区间显著增大.     

自旋轨道耦合作用的等效磁场

自旋与电荷一样,是电子的固有属性,电子的周期性轨道运动产生的磁场与电子的自旋磁矩相互作用,这种磁相互作用就是自旋轨道相互作用。在原子物理学中,这种自旋轨道作用会影响原子光谱的精细结构,然而教材中缺少自旋轨道耦合作用在二维半导体材料中的微观描述。本文将引入Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合作用的哈密顿量,研究单电子在无外场下二维平面内运动,讨论一种或者两种自旋轨道耦合的哈密顿量表示。通过自旋与等效磁场耦合的塞曼能量表示,本文计算了本征态下不同自旋轨道耦合作用下的等效磁场,从而有助于探索二维半导体材料中不同自旋轨道耦合作用下的物理特性。     

基于结构反转二维光子晶体的拓扑相变及拓扑边界态的构建

构建了二维六角蜂窝晶格的两种结构,让散射体和基体材料反转.由于特有的点群对称,该晶格在布里渊区中心具有类比电子体系的p轨道和d轨道.在散射体和基体反转的两种结构中, p轨道和d轨道也直接实现了反转.定量分析了产生轨道反转的原因来自于低频局域共振产生空气带和介质带的反转.通过p轨道和d轨道的宇称特性,构建了类比电子体系量子自旋霍尔效应的赝自旋态.通过Γ点处有效哈密顿量的分析,揭示轨道反转导致的拓扑相变.通过结构的优化,构建了基于赝自旋的拓扑边界态.电磁波仿真模拟和能流矢量分析证明了结构具有电子体系量子自旋霍尔效应的特性,即自旋与传播方向锁定和拓扑保护.结果也证明经典波量子自旋霍尔效应的实现可以不经历带隙关闭的过程.与同类型的研究相比较,本文的结构不需要晶格的缩放,具有设计简单、带隙宽和边界态局域性较强的特点.     

氦原子自旋-自旋相互作用精细结构参数的理论计

利用多电子原子的精细结构哈密顿算符的球张量形式,通过计算氦原子的自旋-自旋相互作用哈密顿算符在|LSJMJ〉表象中的矩阵元,导出了氦原子的自旋-自旋相互作用精细结构参数的理论计算式,并就氦原子(n1s)(n2p)组态具体计算参数B之值.     

相对论粒子的自旋算符

发展了关于相对论态自旋算符的系统理论.考虑了具有非零静质量的粒子情况.对带自旋的相对论粒子,通常的自旋算符需换为相对论的自旋算符.在Poincar啨群不可约表示的框架里,构造了适用于粒子任意正则态的自旋算符,称为运动自旋.本文的讨论限于量子力学.随后将在量子场论中对此作进一步深入研究.     

铁磁体中缺陷对自旋波的影响

本文提出了一个处理磁性杂质或其他缺陷在磁性晶体中对自旋波频谱的影响的一般理论方法,并特别着重讨论了局域模自旋波。以一维线性格子为例进行计算的结果显示出:一个代位磁性杂质,可能产生不只一个高于连续带顶的局域模。其产生的条件和其能级位置均通过J′S′/JS和J′/J表达出来,这里S′和S各为杂质原子和基质原子的自旋量子数,J′和J各为杂质与近邻之间和一般近邻之间的交换作用系数。高度集中的应变和间隙原子如致使邻近处的交换作用增大,也导致局域模的出现。我们也考虑了磁偶极矩相互作用的影响,证明其并不破坏这些局域模的     

非均匀铁磁体的一个简单模型

用分子场近似考虑自旋间的交换作用,系统的磁化可以用方程描写,其中η是相对磁化强度,i,j是自旋标号,H是外加磁场,J_(ij)是两自旋交换作用常数,g是Lande因子,β是玻尔磁子,S是自旋量子数,k是玻耳兹曼常数,T是温度,∑′表示对不等于i的j求和,B_s~(-1)是布里渊函数,定义是     

铁为什么有磁性?

在3d过渡金属中,价电子有两种类型:4sp传导电子(也叫“巡游”电子或只叫s电子)和3d电子.正是这些d电子的特性和相互作用,是理解铁磁性的关键. 因为d电子是在原子的外缘,它们的轨道角动量实际上被晶体场猝灭了.因此,这些3d元素和稀土元素不同,它们的磁矩基本.上来目电子的目旋.已经知道许多元素的自由原子有不成对的自旋.稳定态具有最大可能的自旋,这种现象是直接由量子力学和泡利不相容原理得出的,并被称为洪德定则.然而,在金属原子中,不成对自旋或磁矩的出现,并不完全像通常那样.因此,在解释铁磁性上有两个基本问题:　单个原子究竟为什么和…     

自旋交换算符在量子力学中的应用

根据自旋交换算符的性质,讨论了自旋交换算符在量子力学中的某些应用,这一方法为两体自旋耦合体系的求解提供了方便的途径.     

Ni4PrB的电子结构和磁性能研究

考虑Pr-4f及Ni-3d电子间的库仑作用U和交换作用J,采用局域自旋密度近似LSDA(Local spin-density approximation)及LSDA+U(在位库仑势)近似,对Ni₄PrB化合物进行结构优化,并计算体系电子结构,能带结构和磁性能. 结果显示,Ni₄PrB具备金属半导体性质,存在Pr-Ni铁磁耦合. U的引入对体系磁特性和结构稳定性有关键作用,加U前体系磁性来源为Ni原子磁矩,加U后体系磁性来源为Pr原子,且体系稳定性提高,U值的作用对于修正体系强关联有重要影响,可以合理描述由强关联和自旋排斥引发的排斥效应. 关键词： 密度泛函理论 电子键结构 磁性能 稀土过渡金属间化合物     

关于转动算子的讨论(Ⅱ)

在前文[1]中,我们利用正规乘积内积分法[2]对转动算符的如下表示(记｜r>为坐标r的本征矢) R(R)=∫d3r｜r>,则有利用…     

原子核内的夸克效应

这篇评述文章说明了下面四个问题:(i)任何色单态夸克反夸克系统的隐色道一定可以用通常的强子道表示出来,因此任何与隐色道有关的物理总可以用通常的强子自由度来解释;(ii)夸克胶子交换和矢量介子交换产生的重子重子自旋轨道耦合力非常相似,因此不能指望用超核的自旋轨道劈裂来区别夸克胶子交换模型和矢量介子交换模型;(iii)对于破坏电荷独立及电荷对称的重子互作用,电磁作用和夸克质量差同样重要,任何电荷相关互作用的计算必须同时考虑电磁作用和夸克质量差;(iV)和QED中的电子脱局域效应相似,我们猜测对QCD可能有夸克脱囚禁效应并且研究了此效应在双重子系统中的表现。     

阻挫三角反铁磁YMnO3电子结构和磁性研究

基于广义梯度近似(GGA)的密度泛函理论,从非共轴的磁性结构出发,运用第一性计算得到了自旋阻挫反铁磁YMnO3的电子结构和磁性.考虑在位库仑势作用(U),研究了d电子关联作用对电子结构、能隙、和磁性的作用.计算得到,由于电子强关联和自旋阻挫的作用,Mn3d和O2p的电子态密度分布发生很大变化,费米面附近的基态能隙变大,Mn3d和O2p态电子杂化减弱,Mn离子的磁矩增加到3.92μB.我们的结果比局域化自旋密度近似LSDA计算结果更好地符合于实验测量值.     

磁等性自旋体系FT—NMR实验的乘积算符描述

以具有m个磁等性核的异核l_mS(l=1/2,S=1/2;m=2,3)自旋体系为例,从群论出发。引入了对称化乘积算符完备集;并表明各算符间普遍存在简单循环对易关系,这种对易关系反映了不同极化态矢及各阶量子相干在脉冲序列各时间域哈密顿量作用下的演化规律。运用对称化乘积算符代数对一些典型的多脉冲及二维FT-NMR实验,特别是DEPT脉冲序列进行了分析,得到了与通常乘积算符分析相一致的结果,但推导过程得以简化,物理意义更加明确。 关键词：     

非传统超导PuRhGa_5晶体结构和电子性质的第一性原理研究

本文基于第一性原理的局域自旋密度近似(LSDA:Local spin density approximation)及LSDA+U方法报道了Pu基超导体系PuRhGa_5的晶格参数,原子占位和电子性质.LSDA+U方法不仅考虑了Pu-5f电子而且考虑了Rh-4d电子的库伦排斥作用U和Hund交换相关作用J.计算结果表明,PuRhGa_5的铁磁性具有较低能量,且晶格参数和原子占位与相关理论和实验数据吻合较好.对比PuRhGa_5的顺磁性和铁磁性态密度,表明Pu-5f电子具有明显的自旋极化现象和强的自旋-轨道耦合效应.与此同时,Pu-5f电子在费米能级处陡降且具有强定域特点可能是导致PuRhGa_5具有较低临界转变温度Tc的重要原因.此外,费米能级两侧电子的定域特征及耦合关联效应可能是导致PuRhGa_5具有超导性的关键.     

非传统超导PuRhGa_5晶体结构和电子性质的第一性原理研究北大核心CSCD

本文基于第一性原理的局域自旋密度近似(LSDA:Local spin density approximation)及LSDA+U方法报道了Pu基超导体系PuRhGa_5的晶格参数,原子占位和电子性质.LSDA+U方法不仅考虑了Pu-5f电子而且考虑了Rh-4d电子的库伦排斥作用U和Hund交换相关作用J.计算结果表明,PuRhGa_5的铁磁性具有较低能量,且晶格参数和原子占位与相关理论和实验数据吻合较好.对比PuRhGa_5的顺磁性和铁磁性态密度,表明Pu-5f电子具有明显的自旋极化现象和强的自旋-轨道耦合效应.与此同时,Pu-5f电子在费米能级处陡降且具有强定域特点可能是导致PuRhGa_5具有较低临界转变温度Tc的重要原因.此外,费米能级两侧电子的定域特征及耦合关联效应可能是导致PuRhGa_5具有超导性的关键.     

海森堡XYZ自旋链系统的热纠缠与局域量子不确定性研究

研究了热平衡温度，自旋交换相互作用，Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用及外加非一致性磁场对两比特海森堡XYZ自旋链量子系统的热纠缠与局域量子不确定度的影响，对比分析了并发度量子纠缠与局域量子不确定度描述自旋链系统量子关联的差别.结果表明自旋链系统的量子纠缠在热平衡温度，DM相互作用及外加磁场的非一致性参数的变化情况下均会出现纠缠突然死亡的再生现象，而自旋链系统的局域量子不确定度随着这些参数呈连续变化现象.并且，自旋交换相互作用，DM相互作用及外加横向磁场作用强度较小时，他们的变化对自旋链系统的量子纠缠与局域量子不确定度的影响有着明显的差别.