量子自旋波本征值及易轴型各向异性对其的影响

本文考虑体单轴各向异性利用界面重参数化方法从理论上严格推导了两层异质铁磁质中量子自旋波的本征值,并模拟计算了简立方晶格结构 (100) 第一布里渊区的能带结构,特别研究了易轴型体单轴各向异性对本征值的影响.结果发现在这样的体系中存在体模、禁闭模和界面模;各种本征模与体交换作用、界面交换作用、晶格自旋、原子层数有关,而且各向异性直接影响各种本征模的存在条件. 关键词： 铁磁薄膜 自旋波 各向异性     

腔光子-自旋波量子耦合系统中各向异性奇异点的实验研究

通过耦合三维微波腔中光子和腔内钇铁石榴石单晶小球中的自旋波量子形成腔-自旋波量子的耦合系统,并通过精确调节系统参数在该实验系统中观测到各向异性奇异点.奇异点对应于非厄米系统中一种特殊状态,在奇异点处,耦合系统的本征值和本征矢均简并,并且往往伴随着非平庸的物理性质.以往大量研究主要集中在各向同性奇异点的范畴,它的特征是在系统参数空间中沿着不同参数坐标趋近该奇异点时具有相同的函数关系.在这篇文章中,主要介绍实验上在腔光子-自旋波量子耦合系统中通过调节系统的耦合强度和腔的耗散衰减系数两条趋近奇异点的路径而实现了各向异性奇异点,具体分别对应于在趋近奇异点时,本征值的虚部的变化与耦合强度和腔的衰减系数的变化会有线性和平方根不同的行为.各向异性奇异点的实现有助于基于腔光子-自旋波量子耦合系统的量子信息处理和精密探测器件的进一步研究.     

半导体中自旋轨道耦合及自旋霍尔效应

本文主要评述和介绍半导体微结构中自旋轨道耦合的研究和最近的研究进展。我们细致地讨论了半导体微结构中自旋轨道耦合的物理起源和窄带隙半导体量子阱中的自旋霍尔效应。我们发现目前国际上广泛采用的线性Rashba模型在较大的电子平面波矢处失效：即自旋轨道耦合导致的能带自旋劈裂不再随电子波矢的增加而增加,而是开始下降,即出现强烈的非线性行为。这种非线性的行为起源于导带和价带间耦合的减弱。这种非线性行为还会导致电子的D’yakonov Perel’自旋弛豫速率在较高能量处下降,与线性模型的结果完全相反。在此基础上,我们构造统一描述电子和空穴自旋霍尔效应的理论框架。我们的方法可以非微扰地计入自旋轨道耦合对本征自旋霍尔效应的影响。我们将此方法应用于强自旋轨道耦合的情形,即窄带隙CdHgTe／CdTe半导体量子阱。我们发现调节外电场或量子阱的阱宽可以作为导致量子相变和本征自旋霍尔效应的开关。我们的工作可能会为区别和实验验证本征自旋霍尔效应提供物理基础。     

半导体中自旋轨道耦合及自旋霍尔效应

本文主要评述和介绍半导体微结构中自旋轨道耦合的研究和最近的研究进展。我们细致地讨论了半导体微结构中自旋轨道耦合的物理起源和窄带隙半导体量子阱中的自旋霍尔效应。我们发现目前国际上广泛采用的线性Rashba模型在较大的电子平面波矢处失效:即自旋轨道耦合导致的能带自旋劈裂不再随电子波矢的增加而增加,而是开始下降,即出现强烈的非线性行为。这种非线性的行为起源于导带和价带间耦合的减弱。这种非线性行为还会导致电子的D’yakonov-Perel’自旋弛豫速率在较高能量处下降,与线性模型的结果完全相反。在此基础上,我们构造统一描述电子和空穴自旋霍尔效应的理论框架。我们的方法可以非微扰地计入自旋轨道耦合对本征自旋霍尔效应的影响。我们将此方法应用于强自旋轨道耦合的情形,即窄带隙CdHgTe/CdTe半导体量子阱。我们发现调节外电场或量子阱的阱宽可以作为导致量子相变和本征自旋霍尔效应的开关。我们的工作可能会为区别和实验验证本征自旋霍尔效应提供物理基础。     

自旋陈数理论和时间反演对称破缺的量子自旋霍尔效应

一般认为,量子自旋霍尔效应只有受到时间反演对称性的保护才是稳定的。但是,因为在 实际材料中破坏时间反演对称性的微扰往往无法避免,这种受时间反演对称性保护的量子自旋霍 尔效应在真实环境中并不稳定。本综述将介绍近期在寻找无需时间反演对称性保护的量子自旋霍 尔效应方向上的系列研究进展。我们将证明量子自旋霍尔体系的非平庸拓扑性质在时间反演对称 性被破坏后仍然可以完好存在,并通过一个规范讨论,将边缘态一般性质和体能带的非平庸拓扑 性质联系起来。进一步,将探讨通过人工消除边缘态时间反演对称性而实现稳定的量子自旋霍尔 效应的方案。此外,我们还将介绍自旋陈数理论,自旋陈数是在没有时间反演对称性存在时,表 征量子自旋霍尔体系所处不同拓扑相的有效工具。     

三维量子自旋玻璃理论(Ⅰ)——稳态Replica对称近似

利用虚时泛函积分技术和Replica方法,建立了具有Dazyaloshinskii-Moriya各向导性和铁磁相互作用的三维量子自旋玻璃理论。在稳态Replica对称近似下,确定了自旋自相互作用、自旋玻璃序参量和磁化强度的自洽方程组,获得了对角磁化率与序参数间的关系,给出了与序参数有关的自由能密度,克服了有关理论的低温失效。 关键词：     

铁磁纳米阵列膜温度稳定性的损伤扩散研究

利用损伤扩散方法研究了三角点阵量子磁盘的温度稳定性问题.为建立实际体系的伊辛模型,我们作了三方面考虑：1)计入自旋间的长程相互作用;2)考虑纳米线阵列中纳米线长度的不一致性,3)推导出矫顽力与自旋交换常数间的关系并利用矫顽力定量估算出自旋交换常数的数值.模拟结果表明,自旋间的作用范围越长,损伤扩散越难,即稳定性越好;而纳米线的长度混乱度越大,温度稳定性越差. 关键词： 量子磁盘 温度稳定性 损伤扩散方法     

MCHF程序包和本征通道量子亏损参量的计算程序

在Froese Fischer的多组态Hartree-Fock(MCHF)程序包现有资源的基础上,依据本征通道量子亏损理论(EQDT),计及静电相互作用和自旋-轨道相互作用,续编了EQDT参量的计算程序。     

用非本征吸收区的透射系数研究CdSeS量子点玻璃的非线性系数

通过CdSeS量子点玻璃在非本征吸收区的透射系数,研究CdSeS量子点玻璃的非线性光学系数与量子点半径的关系。实验测量了嵌有不同尺寸CdSeS量子点玻璃的吸收光谱,在非本征吸收区量子点玻璃的透射系数随量子点半径的增大,先增大后减小;理论分析了半导体量子点玻璃非本征吸收区透射系数与非线性光学系数之间的关系;实验与理论相结合,建立了非本征吸收区透射系数与非线性光学系数之间的联系。研究分析了CdSeS量子点玻璃的非线性光学系数随量子点半径的变化,得到CdSeS量子点玻璃在非本征吸收区的非线性光学系数随量子点半径的增大,先减小后增大的结果。     

InAs/GaAs单量子点中电子/空穴自旋弛豫

利用分子束外延制备了三种类型量子点样品,它们分别是:未掺杂样品、n型Si调制掺杂样品和p型Be调制掺杂样品。在5 K温度下,采用共聚焦显微镜系统,测量了单量子点的光致发光谱和时间分辨光谱, 研究了单量子点中三种类型激子(本征激子、负电荷激子和正电荷激子)的电子/空穴自旋翻转时间。它们的自旋翻转时间常数分别为: 本征激子的自旋翻转时间约16 ns, 正电荷激子中电子的自旋翻转时间约2 ns, 负电荷激子中空穴的自旋翻转时间约50 ps。     

自旋结网圈表象中体积与面积本征值

利用抓算符作用的反称化和双元恒等式，通过计算，证明了3价和任意价自旋结网圈分别为体积和面积算符的本征态，并得到了体积本征值为2^-32l³₀∑ip_σp_τp_ρ和面积本征值为2^-1l²₀∑jp_l(j)的结果. 关键词： 体积算符 面积算符 本征值 自旋结网圈     

1999年国家杰出青年科学基金获得者(物理学部分)简介(Ⅱ)

马余强(教授、博士生导师,南京大学物理系)简历1964年11月生,1993年6月在南京大学获博士学位.1993年6月被聘为南京大学物理系副教授,1995年2月被聘为正教授.1995年5月至1996年12月在巴西C′atarina大学访问,1997年10月被南京大学聘为博士生导师.主要从事凝聚态理论的研究.已取得学术成就的创新点及评价在量子自旋玻璃的热力学特性的研究中,详细地处理了量子自旋玻璃模型的临界现象和有序相不稳定性;获得了混价铁电类材料中铁电玻璃与铁电相相变,从理论上得到铁电相可与玻璃相共存,与质子玻璃相变的实验结果一致;建立了量子Hopfield自旋玻璃…     

T型量子点结构中的自旋极化输运过程

我们利用单杂质Anderson模型及运动方程等理论,通过求解格林函数的方法研究了通过T型量子点结构(耦合于铁磁电极和介观环量子点结构)的自旋极化输运过程.研究结果表明,与量子点相耦合的铁磁电极中的极化强度是控制量子点电子输运的重要参数,由此可以达到自旋阀效应.另外我们还发现与量子点相耦合的介观环中的磁通会影响电子自旋向上和自旋向下近藤共振峰的分裂程度,但若加入适当的外磁场,那么这样的分裂将被抵消。     

晶体CsMnBr_3的自旋极化MS-X_α计算

本文采用自旋极化MS一X_α方法,在晶体CsMnBr_3实际的D_(3d)低对称晶场下计算了络离子(MnBr_6)~(4-)的电子结构.给出了单电子的本征值、本征函数和自旋极化分裂,用过渡态理论计算了部分光学跃迁和电荷转移跃迁的能量,并用Case-Karplus电荷分配法计算得到自旋-轨道耦合常数ξ和讨论了晶体吸收光谱的精细结构.     

本征GaAs量子阱中电子自旋扩散输运的时-空分辨吸收光谱研究

发展了一种时-空分辨圆偏振光抽运-探测光谱及其理论,并用于本征GaAs量子阱中电子自旋扩散输运的实验研究.获得室温下本征GaAs量子阱中的“自旋双极扩散系数”为D_as=37.5±15 cm²/s.此结果比用自旋光栅法测量到的掺杂GaAs量子阱中电子自旋扩散系数小.解释为是由于“空穴库仑拖曳”效应减慢了电子自旋波包的扩散输运. 关键词： 时-空分辨抽运-探测光谱 电子自旋扩散 GaAs量子阱     

Zn_(1-x)Mn_xSe的低温磁化率和自旋玻璃现象

用超导量子干涉器(SQUID)磁强计对稀释磁性半导体Zn_(1-x)Mn_xSe(0.1≤x≤0.50)的低温低场直流磁化率作了测量,测量温度从4.2K到30K,测量磁场为15Oe。当x≥0.30时,从磁化率-温度曲线的浑圆峰值,观察到了自旋玻璃的转变。自旋玻璃的转变温度T_f,对x=0.30,0.40,0.50,分别为10.5K,16K,19.5K。给出了顺磁相和自旋玻璃相的相图。比较了Zn_(1-x)Mn_xSe和Cd_(1-x)Mn_xSe的自旋玻璃转变温度,发现对同样的Mn离子浓度,Zn_(1-x)Mn_xSe的T_f高于Cd_(1-x)Mn_xSe的T_f,用交换作用的理论作了讨论。     

三维传输子量子比特的退相干参数表征

超导量子比特的退相干时间是决定超导量子计算能否实现的重要指标之一. 文章以三维传输子量子比特(3D transmon)为研究对象, 在氧化硅衬底上制备了三维传输子量子比特, 并在超低温下(10 mK), 采用拉比振荡(Rabi oscillation)、能量弛豫(energy relaxation)、 拉姆齐条纹(Ramsey fringe)、自旋回波(spin echo)的方法, 对其进行了详细的退相干时间常数表征. 结果显示该量子比特的退相干时间在几百纳秒. 根据几种退相干时间的关系进行计算, 可以看出, 低频噪声目前不是影响量子比特退相干的最主要因素, 而氧化硅中的缺陷可能是样品退相干时间的主要瓶颈. 关键词： 三维传输子量子比特 拉比振荡 拉姆齐条纹 自旋回波     

磁体“沙漠”中的月牙泉——量子自旋液体

当温度趋于零时,如果阻挫自旋系统不呈现长程磁序也不破缺晶格对称性,而且其低能物理性质表现出分数化的量子特征,这种状态称为量子自旋液体态。量子自旋液体随着高温超导的发现而被大量研究,它超越了朗道对称自发破缺的理论框架,并促进了拓扑序理论的发展,其分类理论是以投影对称群为代表的现代数学工具。量子自旋液体中的元激发是分数化的自旋子和演生规范场的光子或量子化磁通,有能隙的量子自旋液体可应用于拓扑量子计算。研究量子自旋液体的理论工具还包括严格可解格点模型、各种不同的数值计算方法和量子场论等。实验上,三角晶格、笼目晶格、六角晶格甚至三维格点系统中的量子自旋液体候选材料相继被发现和深入研究,探测手段包括核磁共振、中子散射、热输运等,调控方法包括高磁场、高压强等。确切的量子自旋液体材料的寻找仍在持续进行中,近些年发展尤其迅速。中国研究人员做出了很多努力,并在部分方向上逐步开始起引领作用。量子自旋液体是一个充满困难和挑战的研究领域,也是一个充满魅力和活力的领域。     

量子海森堡自旋玻璃的相图：各向异性和铁磁相互作用效应

应用静态的Ｒｅｐｌｉｃａ对称自旋玻璃理论，研究了具有Ｄｚｙａｌｏｓｈｉｎｓｋｉｉ－Ｍｏｒｉｙａ（ＤＭ）各向异性和铁磁相互作用的量子海森堡自旋玻璃模型，数值计算了自１／２自旋玻璃序参数及自旋自相互作用，并在温度－铁磁耦合强度平面内得到了相应的相图，最后对结果进行了讨论。     

三维量子自旋玻璃理论(Ⅲ)──replica对称破缺解

利用推广的Ｐａｒｉｓｉ量子ｒｅｐｌｉｃａ对称破缺方案，将我们以前提出的理论推广到ｒｅｐｌｉｃａ对称破缺，获得一组新的自旋自作用和自旋玻璃序参数的自洽方程，导出局域磁化率．通过计算ｒｅｐｌｉｃａ对称破缺自由能，发现矢量自旋玻璃模型的ｍｐｌｉｃａ对称解存在着低温破缺． 关键词：