δ势垒对多臂量子环中持续电流的影响

提出了中臂弯曲的多臂量子环模型,且是上臂最短和下臂最长的不等臂量子环.研究发现：总磁通为零时,持续电流随半导体环增大发生非周期性振荡,并与电极的磁矩方向及隧穿电子的自旋方向相关,下臂因为最长而获得最小的平均持续电流.AB磁通增强时,持续电流会发生周期性振荡,各臂之间明显出现相互制约的现象.各臂持续电流之间的差异与臂长和磁通分布相关,Rashba自旋轨道耦合具有改变持续电流相位和相位差的效应.在一定条件下,两种波函数所对应的持续电流是可分离的.     

δ势垒对多臂量子环中持续电流的影响

提出了含δ势垒的多臂量子环模型.研究发现总磁通为零时,持续电流随半导体环增大发生非周期性振荡,下臂因含δ势垒而获得最小的平均持续电流.AB磁通增强时,持续电流会发生周期性等幅振荡,并与电极的磁矩方向以及隧穿电子的自旋方向相关.两电极磁矩方向平行时,Rashba自旋轨道耦合具有改变持续电流相位和相位差的效应;两电极磁矩方向反平行时,Rashba自旋轨道耦合具有改变持续电流振幅的效应.各臂之间持续电流的不同与臂长和磁通分布的差异相关.在一定条件下,两种波函数所对应的持续电流是可分离的. 关键词： 多臂量子环 持续电流 δ势垒 Rashba自旋轨道耦合     

含双δ势垒三臂量子环的透射概率和持续电流

研究了含双δ势垒三臂量子环的透射概率和持续电流,研究结果表明：透射概率和持续电流都随半导体环尺寸的增大发生振荡,透射概率和持续电流与电子自旋和铁磁电极磁矩的取向相关．量子环尺寸取固定值时,透射概率和持续电流都会随AB磁通的增加发生周期性等幅振荡．δ势垒和Rashba自旋轨道耦合对透射概率或持续电流有着不同的影响． 关键词： 透射概率 持续电流 Rashba自旋轨道耦合 δ势垒')" href="#">δ势垒     

铁磁/半导体/铁磁结构的双量子环自旋输运的特性

研究了与铁磁/半导体/铁磁结构相关的双量子环自旋输运的规律,研究结果表明：总磁通为零条件下,铁磁电极磁化方向反平行时,双量子环与单量子环相比提高了自旋电子透射概率的平均值.铁磁电极磁化方向平行时,双量子环对提高自旋向下电子平均透射概率的效果更明显;双量子环受到Rashba自旋轨道耦合作用影响时,自旋电子的平均透射概率明显高于单量子环,即使再加上外加磁场的影响,透射概率较高这一特征依然存在;双量子环所含的δ势垒具有阻碍自旋电子输运的作用,随δ势垒强度Z的增大透射概率 关键词： 双量子环 Rashba自旋轨道耦合 透射概率 δ势垒')" href="#">δ势垒     

两端线型双量子点分子Aharonov-Bohm干涉仪电输运

设计一个两端线型双量子点分子Aharonov-Bohm (A-B)干涉仪. 采用非平衡格林函数技术, 理论研究无含时外场作用下的体系电导和引入含时外场作用下的体系平均电流. 在不考虑含时外场时, 调节点间耦合强度或磁通可以诱导电导共振峰劈裂. 控制穿过A-B干涉仪磁通的有无, 实现了共振峰电导数值在0与1之间的数字转换, 为制造量子开关提供了一个新的物理方案. 同时借助磁通和Rashba自旋轨道相互作用, 获得了自旋过滤. 当体系引入含时外场时, 平均电流曲线展示了旁带效应. 改变含时外场的振幅, 实现了体系平均电流的大小与位置的有效控制, 而调节含时外场的频率, 则可以实现平均电流峰与谷之间的可逆转换. 通过调节磁通与Rashba自旋轨道相互作用, 与自旋相关的平均电流亦得到有效控制. 研究结果为开发利用耦合多量子点链嵌入A-B 干涉仪体系电输运性质提供了新的认知. 上述结果可望对未来的量子器件设计与量子计算发挥重要的指导作用.     

多层结构双自旋过滤隧道结中的电子输运特性

在转移矩阵方法及Mireles和Kirczenow的量子相干输运理论的基础上,研究了正常金属层/磁性半导体层/非磁绝缘层/磁性半导体层/正常金属层型双自旋过滤隧道结中Rashba自旋轨道耦合效应和自旋过滤效应对自旋相关输运的影响.讨论了隧穿磁电阻（TMR）、隧穿电导与各材料层厚度、Rashba自旋轨道耦合强度以及两磁性半导体中磁矩的相对夹角θ之间的关系.研究表明：含磁性半导体层的双自旋过滤隧道结由于磁性半导体层的自旋过滤效应和Rashba自旋轨道耦合作用可获得极大的TMR值.另外TMR和隧穿电导随着Rashba自旋轨道耦合强度的变化而振荡,振荡周期随Rashba自旋轨道耦合强度的增大逐渐减小. 关键词： 双自旋过滤隧道结 Rashba自旋轨道耦合 隧穿磁电阻 隧穿电导     

含δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中的自旋输运和渡越时间

研究了含δ势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中自旋相关的透射概率和渡越时间,讨论了量子尺寸效应和Rashba自旋轨道耦合效应对隧穿特性的影响.研究结果表明：δ势垒的存在降低了自旋电子的透射概率,改变了透射概率的位相.Rashba自旋轨道耦合强度的增加加大了透射概率的振荡频率.不同自旋取向的电子隧穿异质结时,渡越时间随着半导体长度、Rashba自旋轨道耦合强度以及两铁磁电极中的磁化方向的夹角的变化而变化. 关键词： δ势垒')" href="#">δ势垒 铁磁/半导体/铁磁异质结 Rashba自旋轨道耦合效应 渡越时间     

对称抛物势阱磁性隧道结中的自旋输运及磁电阻效应

研究了两端具有铁磁接触的对称抛物势阱磁性隧道结(F/SPW/F)中自旋相关的隧穿概率和隧穿磁电阻,讨论了量子尺寸效应和Rashba 自旋轨道耦合作用对自旋极化输运特性的影响.研究结果表明:隧穿概率和隧穿磁电阻随抛物势阱宽度的增加发生周期性的振荡.抛物势阱深度的增加减小了隧穿概率和隧穿磁电阻的振荡频率.Rashba 自旋轨道耦合强度的增加加大了隧穿概率和隧穿磁电阻的振荡频率.隧穿概率和隧穿磁电阻的振幅和峰谷比强烈依赖于两铁磁电极中磁化方向的夹角. 关键词： 磁性隧道结 Rashba 自旋轨道耦合 隧穿概率 隧穿磁电阻     

平行耦合双量子点分子A-B干涉仪的电荷及其自旋输运

利用非平衡格林函数方法,理论研究每臂中嵌有一个平行耦合双量子点分子的A-B干涉仪(平行耦合双量子点分子A-B干涉仪)的电荷及其自旋输运性质.无外磁场时,与每臂中嵌有一个量子点的A-B干涉仪相比较,平行耦合双量子点分子A-B干涉仪中电子隧穿变得更加容易发生.当平行耦合双量子点分子A-B干涉仪中引入外磁场时,能够在电导能谱中观察到一个Fano共振和一个反共振,这两种输运状态在磁场取适当数值时能够同时消失.此外,通过调节左右两电极间的偏压、磁通和Rashba自旋轨道相互作用,可以对体系自旋输运进行调控.     

任意正多边形量子环自旋输运的普遍解

在有关偶数正多边形量子环对称连接特殊情形的自旋输运特性的研究基础上,进一步探讨了任意正多边形量子环的自旋输运性质.不仅解析地求解了相关电子散射问题,而且得到了 Landauer-Buttiker 电导的普遍公式,并讨论了它的圆环极限和 Aharonov-Casher 相位问题.结合数值计算,研究了正多边形量子环的Landauer-Buttiker 电导随多边形边数、引线连接方式、自旋轨道耦合强度以及电子波矢的周期变化特性和零点分布规律. 关键词： Rashba 自旋-轨道耦合 Aharonov-Casher 相位 量子网络 量子输运     

含杂质的三臂环中的持续电流

采用量子波导理论,研究了含杂质的介观三臂环中的持续电流。结果表明:输运电流存在时,不含磁场的三臂环中也可有持续电流产生, 这是纯的量子现象。即使含杂质的三臂环和含杂质的单环上、下臂比例相同,两环中的电流也明显不同。更重要的是发现在某些能量范围内,杂质不总是制约持续电流的增大。     

三臂环中的持续电流

利用量子波导理论研究三臂环中的持续电流.结果表明,输运电流存在时,不含磁场且上、下臂等长的三臂环中仍可以有持续电流出现,而且上臂和下臂中的持续电流是相同的.三臂环的各臂长不等时,三个臂中的持续电流各不相同.我们还发现,即使三臂环和单环的上、下臂比值一样,两个环中的持续电流也明显不同.     

存在自旋轨道耦合的介观小环中的持续自旋流

文章作者研究了存在自旋轨道耦合的介观小环的平衡态性质.此前人们已经知道,在有磁通穿过的介观小环中,绕环运动的电子会产生一附加的Berry相位而导致持续电流;同样地,在仅有自旋轨道耦合的体系中,电子绕环运动也应当会产生附加的自旋Berry相位,进而驱动持续自旋流.文章作者通过对一个有正常区和自旋轨道耦合区的复合小环的计算,结果表明,无电流伴随的纯持续自旋流的确存在.文章作者指出,这持续自旋流描述真实的自旋运动,并且它能被实验观测.     

Persistent spin current in a mesoscopic hybrid ring with spin-orbit coupling

We investigate the equilibrium property of a mesoscopic ring with a spin-orbit interaction. It is well known that, for a normal mesoscopic ring threaded by a magnetic flux, the electron acquires a Berry phase that induces the persistent (charge) current. Similarly, the spin of an electron acquires a spin Berry phase traversing a ring with a spin-orbit interaction. It is this spin Berry phase that induces a persistent spin current. To demonstrate its existence, we calculate the persistent spin current without an accompanying charge current in the normal region in a hybrid mesoscopic ring. We point out that this persistent spin current describes the real spin motion and can be observed experimentally.     

Spin-polarization-dependent transport in a quantum dot array coupled with an Aharonov-Bohm ring

In this paper the quantum transport in a dot-array coupled with an Aharonov–Bohm (AB) ring is investigated via single-band tight-binding Hamiltonian. It is shown that the output spin current is a periodic function of the magnetic flux in the quantum unit Φ₀. The resonance positions of the total transmission probability do not depend on the size of the AB ring but the electronic spectrum. Moreover, the persistent currents in the AB ring is also spin-polarization dependent and different from the isolated AB ring where the persistent current is independent of spin polarization.     

Persistent currents in a graphene ring with armchair edges

A graphene nanoribbon with armchair edges is known to have no edge state. However, if the nanoribbon is in the quantum spin Hall state, then there must be helical edge states. By folding a graphene ribbon into a ring and threading it by a magnetic flux, we study the persistent charge and spin currents in the tight-binding limit. It is found that, for a broad ribbon, the edge spin current approaches a finite value independent of the radius of the ring. For a narrow ribbon, inter-edge coupling between the edge states could open the Dirac gap and reduce the overall persistent currents. Furthermore, by enhancing the Rashba coupling, we find that the persistent spin current gradually reduces to zero at a critical value beyond which the graphene is no longer a quantum spin Hall insulator.     

Possibility of persistent voltage observation in a system of asymmetric superconducting rings

The possibility of observing persistent voltage in superconducting rings of different arm widths is experimentally investigated. It was previously found that switching of the arms between superconducting and normal states by an AC current induces DC voltage oscillation in the magnetic field with a period corresponding to the flux quantum inside the ring. We used systems with a large number of asymmetric rings connected in series to investigate the possibility of observing this quantum phenomenon near the superconducting transition, where thermal fluctuations lead to switching of ring segments without an external influence and the persistent current is much smaller than in the superconducting state.     

Characteristics of persistent spin current components in a quasi-periodic Fibonacci ring with spin–orbit interactions: Prediction of spin–orbit coupling and on-site energy

In the present work we investigate the behavior of all three components of persistent spin current in a quasi-periodic Fibonacci ring subjected to Rashba and Dresselhaus spin–orbit interactions. Analogous to persistent charge current in a conducting ring where electrons gain a Berry phase in presence of magnetic flux, spin Berry phase is associated during the motion of electrons in presence of a spin–orbit field which is responsible for the generation of spin current. The interplay between two spin–orbit fields along with quasi-periodic Fibonacci sequence on persistent spin current is described elaborately, and from our analysis, we can estimate the strength of any one of two spin–orbit couplings together with on-site energy, provided the other is known.