自旋极化原子氢

在理论上预见到,由原子氢组成的气体,若能使所有氢原子的电子自旋都变成平行状态,则氢原子之间的相互作用主要是相互排斥.这种自旋极化原子氢的集合,即使在T=OK时,也仍然处于气体状态. 近两年来,在实验上已获得这种自旋极化原子氢(H　)气.其方法是使一束4.2K的高通量原子氢射到一个由10(Tesla)的超导磁场所构成的自旋选择器上.原子束中自旋与磁场B平行的氢原子(H　)被选择器反射掉,而自旋与磁场B反平行的氢原子(H　)则被加速,进入强磁场区的收集容器中.在那里,它们通过与He 覆盖的器壁碰撞而丢掉多余的动能,落入势阱.此过程连续地进行…     

H原子在δ-Pu(100)面吸附行为的周期性密度泛函理论研究

采用密度泛函理论结合平板周期性模型研究了H原子在δ-Pu(100)面上的吸附行为.方法为广义梯度近似(GGA),同时考虑了自旋极化和无自旋极化两种情况.通过对不同吸附位置的吸附能和平衡几何结构比较发现, 吸附属于较强的化学作用, 心位吸附最稳定,桥位次之,顶位最不稳定.在无自旋极化水平,H原子吸附位距离Pu表面0.063 nm,吸附能-3.16 eV.考虑自旋极化时,H原子位于Pu表面正上方0.060 nm处,吸附能为-2.26 eV.与H配位的Pu原子数目是决定吸附过程的主要因素,配位的Pu原子数目越多,吸附越稳定.Mulliken电荷布局分析表明H和Pu表面的作用主要发生在第一层,另外两层几乎没有影响.H原子在钚表面的吸附造成了钚金属表面功涵的明显增加.     

自旋极化度对GaAs量子阱中吸收饱和效应与载流子复合动力学的影响研究

本文研究了(001) GaAs量子阱薄膜中重空穴激子近共振抽运-探测的载流子自旋弛豫动力学, 发现载流子的自旋极化对传统的线偏振光吸收饱和效应和载流子复合动力学都有影响. 进一步的抽运流依赖的自旋弛豫和复合动力学研究表明, 自旋极化对线偏振光的吸收饱和效应的影响随抽运流降低而变弱. 在低激发流时, 自旋极化对线偏振吸收饱和效应的影响才可忽略. 然而, 又显现出自旋极化对复合动力学的影响. 分析表明复合动力学的自旋极化依赖性起源于重空穴激子形成浓度的自旋极化依赖性. 复合动力学的自旋极化依赖性表明自旋弛豫时间计算中所涉及的复合时间应该使用自旋极化载流子的复合时间. 基于二维质量作用定律的激子浓度计算表明, 库仑屏蔽效应对激子形成的影响在较低激发载流子浓度下可以忽略.     

自旋极化核物质的状态方程

在Brueckner-Hartree-Fock理论框架内,研究了自旋极化核物质的状态方程及其自旋依赖性,计算了相关的物理量如朗道参数G₀和G′₀,并着重讨论了三体核力的影响.结果表明:在整个自旋极化度范围内,自旋极化核物质的每核子能量随中子和质子自旋极化度的变化相当精确地满足二次方规律,而且在Brueckner-Hartree-Fock理论框架内,自旋非极化核物质的能量总是比相应的自旋极化核物质的能量低,这表明核物质中不会发生由自旋非极化态向自旋极化态的自发相变.当密度较低时,三体核力对核物质状态方程的自旋依赖性的影响不明显;随着密度的增大,三体核力效应增强,而且三体核力使朗道参数G₀和G′₀增大,从而使核物质对于自旋涨落的稳定性增强     

电磁诱导光透明过程中两原子的自旋极化特性

本文研究了电磁诱导光透明过程中两原子的自旋极化矢量.对于数态探测场,在光信息转移过程中,两原子自旋极化矢量始终固定在z方向,大小变化非常明显,两原子一般处于混合态;对于相干态探测场,自旋极化矢量大小变化很微弱,两量子比特基本处于纯态,这有利于改善系综内原子之间的相干性,但自旋极化矢量的方向在x-z平面内.     

稀自旋极化氢气体中发现自旋波

自旋波是凝聚态物质中很普遍的现象.如果一个原子的自旋偏离最优的取向,由于相邻原子目旋间的关联,这种局部的偏离会象波一样在介质中传播.已在很多系统中观察到自旋波的存在,例如铁磁、反铁磁、亚铁磁材料以及极低温下的液体～3He系统.由于目旋间的关联是一种量子力学的交换作用,来源于相邻原子波函数有相当的交叠,按照量子统计的原理,需要考虑全同粒子对总波函数对称性的要求.因此,很长时间人们一直认为,在稀的原子之间相距甚远的系统中,自旋波是不存在的.令人惊奇的是,1984年美国Cornell大学D.M.Lee的小组却在稀的自旋极化氢气体中证实…     

自旋极化中子物质的状态方程

在Brueckner–Hartree–Fock理论框架内,研究了自旋极化的中子物质的状态方程及其自旋依赖性,计算了自旋非对称能及相关的物理量如磁化率和朗道参数G₀,并着重讨论了三体核力的影响,结果表明:在整个自旋极化度范围内,中子物质的每核子能量随自旋极化度的变化都满足二次方规律,自旋对称能随密度单调增加,这意味着中子物质中不会发生由自旋非极化态向自旋极化态的自发相变,三体核力的主要效应是使中子物质磁化率随密度减小的速度加快,从而使中子物质的磁化相变更加困难.     

一维铁磁/有机共轭聚合物的自旋极化研究

针对最近关于自旋注入有机体的实验研究，理论上计算了有机分子与磁性原子接触时的自旋极化现象.通过调节磁性原子的自旋劈裂强度，发现有机分子链内的自旋极化弱于金属链，但强于半导体链.同时还研究了有机分子链内自旋极化随电子-声子耦合强度的变化关系以及界面耦合的自旋相关效应. 关键词： 界面耦合 自旋极化 自旋劈裂     

有机铁磁界面自旋极化接触构型效应

基于第一性原理,研究了三种不同的接触构型垂直吸附在镍表面的苯双硫分子的界面自旋极化.结果表明界面自旋极化强烈依赖于接触构型,接触构型的变化可使自旋极化由正值变为负值.通过分析投影态密度,发现界面处镍原子的3d轨道与硫原子的sp³杂化轨道发生了轨道杂化.模拟机械可控断裂结实验中的界面吸附构型,根据计算的界面自旋极化,利用Julliere模型得到磁电阻约为27%,与实验测量结果较为符合.     

单层GaSe表面Fe原子吸附体系电子自旋性质调控

Ⅲ族金属单硫化物因其优越的光电和自旋电子特性而备受关注,实现对其自旋性质的有效调控是发展器件应用的关键.本文采用密度泛函理论系统地研究了GaSe表面Fe原子吸附体系的几何构型及自旋电子特性.Fe/GaSe体系中Fe吸附原子与最近邻Ga,Se原子存在较强的轨道耦合效应,使体系呈现100%自旋极化的半金属性.其自旋极化贡献主要来源于Fe-3d电子的转移及Fe-3d,Se-4p和Ga-4p轨道杂化效应.对于Fe双原子吸附体系,两Fe原子之间的自旋局域导致原本从Fe转移至GaSe的自旋极化电荷量减少,从而费米能级附近的单自旋通道转变为双自旋通道,费米能级处的自旋极化率转变为0.研究结果揭示了Fe_n/GaSe吸附体系自旋极化特性的形成和转变机制,可为未来二维自旋纳米器件的设计与构建提供参考.     

氢脉泽中Majorana跃迁的分析:单态选择与束光学

分析了氢脉泽中Ｍａｊｏｒａｎａ跃迁和双聚焦束光学系统。在这种态选择器中利用双聚焦造反器以使氢原子极化方向反转的Ｍａｊｏｒａｎａ跃迁,去掉振荡所不需要的原子。通过计算反转磁场中氢原子自旋的跃迁几率而得到原子极化的反转几率,可有效地除去不需要的原子。并分析了束光学系统的结构,实现了氢原子的单态选择。     

有机自旋器件磁性渗透层中双极化子对自旋极化输运的影响

根据实验发现的有机器件如Co/有机半导体/La_0.7Sr_0.3MnO₃中磁性原子渗透现象, 利用自旋漂移-扩散方程, 理论研究了磁性渗透层中极化子-双极化子的转化对自旋极化输运的影响. 研究发现: 磁性渗透层具有不同于纯净有机层的迁移率和自旋反转时间, 都将影响极化子-双极化子的转化, 进而影响自旋极化的输运; 在磁性渗透层中极化子自旋反转时间的劈裂是引起自旋弛豫的主要因素, 而极化子和双极化子之间的转化是重要因素.     

自旋极化氢(H↓)超流气体吸附膜中声模式

本文讨论了氦膜上自旋极化氢(H↓)气体超流吸附膜中声模式,与由于膜厚变化引起的氦膜第三声不同,它主要是气膜可压缩性引起的二维第四声。 关键词：     

弱磁场下三阱光学超晶格中自旋为1的超冷原子特性研究

双阱光学超晶格中的超冷原子是近期冷原子物理领域的研究热点. 本文推广提出了实现三阱光学超晶格的方案, 并采用精确对角化的方法分别研究了弱磁场下对称三阱 光学超晶格中铁磁性和反铁磁性的自旋为1的原子系统的基态, 发现二者的相图很不相同: 反铁磁性原子对应的相图中没有沿磁场方向总自旋磁量子数为±2的基态, 而铁磁性原子对应的相图中可能有. 在负的二次塞曼能量区域, 铁磁性原子的相图中只有完全极化态. 分析了可控参数影响基态的物理本质. 由于这些量子自旋态可以通过调节外磁场和光势垒的高度非常简便而精确地控制, 适合用来研究自旋纠缠. 关键词： 三阱光学超晶格 自旋为1的原子 弱磁场     

CoTiSb基体中Ni元素诱导的单自旋通道研究

沿半Heusler结构CoTiSb合金的[001]晶体学方向, 利用Ni元素连续替换一条原子链上的Ti, Sb原子, 在半导体性CoTiSb基体中设计了一系列均匀分布的Ni基单原子链阵列. 采用第一性原理方法, 研究了Ni基单原子链的电子结构和磁性质, 发现Ni-Sb单原子链具有高度自旋极化率和空穴导电特性, Ni-Ti及Ni-Ni单原子链具有100%的自旋极化率, 并且在CoTiSb基体中形成了以这种Ni基单原子链为中心的、尺寸非常小的单自旋纳米柱通道.     

本征GaAs中电子自旋极化对电子复合动力学的影响研究

采用时间分辨圆偏振光和线偏振光抽运-探测光谱,研究了9.6 K温度下本征GaAs中自旋极化电子与非极化电子的复合动力学及其随光子能量演化.发现自旋极化对电子复合动力学具有显著影响.仅在导带底附近测量时,两种方法测试到的复合寿命一致,而在高过超能量电子态测量时,两种方法测试到的复合寿命不一致.指出时间分辨法拉第光谱中,用于反演求解电子自旋相干寿命的电子复合寿命应该使用圆偏振光抽运-探测获得的复合寿命,而不是线偏振光抽运-探测获得的寿命.理论计算与实验结果吻合较好. 关键词： 圆偏振光抽运-探测光谱 自旋量子拍 自旋极化 GaAs     

电磁诱导光透明过程中两原子的自旋极化特性

本文研究了电磁诱导光透明过程中两原子的自旋极化矢量。对于数态探测场,在光信息转移过程中,两原子自旋极化矢量始终固定在z方向,大小变化非常明显,两原子一般处于混合态;对于相干态探测场,自旋极化矢量大小变化很微弱,两量子比特基本处于纯态,这有利于改善系综内原子之间的相干性,但自旋极化矢量的方向在x-z平面内。     

Inverse-Heusler合金Ti_2NiAl/GaAs隧道异质结的自旋极化和电磁特性

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Hg_2CoTi型Inverse-Heusler合金Ti_2NiAl和GaAs异质界面上的原子相互作用、磁性、态密度和自旋极化.结果表明,在所研究的12种异质结构(包括顶位和桥位连接)中,界面态的存在不同程度地破坏了合金的半金属性,导致不超过75%的自旋极化率发生;仅当Heusler合金TiAl端面的Al原子或者TiNi端面的Ti原子位于As原子的顶位时,合金异质结可以保留着约72%的自旋极化率,根据Julliere模型,能最大实现68.9%的自旋电子迁移率,有望在隧穿磁阻中实际应用.     

耦合表象下的原子第一电离能的计算

以相对论的Xα方程为基础,提出了一种新的计算模型,即耦合表 象下的自旋极化模型。该模型综合地考虑了相对论效应和电子的自旋状态,把处于自旋混合 态的电子并入已有的自旋极化模型中。用此模型计算了第三周期至第六周期的ⅢA～ⅧA原子 的电离势。计算结果与自旋极化模型,自旋非极化模型的计算结果以及实验结果进行了比较 。该模型在一定程度上优于其它计算模型,在核电荷数较大的体系中计算结果更接近实验值 。     

自旋—轨道耦合下冷原子的双反射

随着中性冷原子气体的人造自旋-轨道耦合的实验实现,近年来人们开始关注与之相关的可能应用,其中包括自旋-轨道耦合下原子反射镜的研究.本文在前人研究的基础上,考虑一束自旋-轨道耦合的冷原子气体入射到有限高势垒的情形,通过将部分反射和全反射情况进行对比,发现了与之前研究不同的性质.我们发现,在全反射条件下,反射原子的极化率随入射角变化较大,而随自旋-轨道耦合强度和原子入射能量的变化较小.但在发生部分反射的情况下,反射原子的极化率不仅随入射角变化较大,随自旋-轨道耦合强度和原子的入射能量变化也十分明显.我们仔细研究了自旋-轨道耦合原子气体的反射性质并讨论了其可能的应用.