自旋轨道耦合和自旋流的研究若干进展-《物理》杂志.PDF

评述 自旋轨道耦合和自旋流的研究若干进展 孙庆丰3 （中国科学院物理研究所- 北京凝聚态物理国家实验室- 北京- 411 451 ） 摘- 要- - 近十年来，国内外科学工作者对自旋轨道耦合和自旋流作了很多深入的研究 文章介绍该领域的一些重 要进展以及它的发展情况，包括介绍由自旋轨道耦合所引起的内在自旋霍尔效应和持续自旋流、自旋流的产生、自旋 流的定义以及自旋流产生电场等 最后也讨论一些有待于解决的课题，以及对该领域的展望 关键词- - 自旋轨道耦合，自旋流 !# $%’()*+, ’,#*-.,)’ -’/ $%’ .0**#’, 678 9),:;=,:3 （!#$ #% ’()#*%(+ ,(-*.()*./ 0 *. 1*%2%32 4()). 56/3#73 ，8%3)#)9) *0 56/3#73 ，16#%3 :7(2;/ *0 7#%73 ，!#$ #% 411 451 ，16#%( ） 1+$,*-.,2 2 , ?=+=, @=*?A != A#),;B?C) ),=?*+)B, *,D A#), +’??=, !*E= C==, ),E=A):*=D =F=,A)E=(@ G= ?=; E)=% ABH= BI != H*), D=E=(B#H=,A ), !)A I)=(D ，),+(’D),: != ),?),A)+ A#), J*(( =II=+ *,D #=?A)A=, A#), +’?; ?=, ),D’+=D C@ != A#),;B?C) ),=?*+)B, ，!= :=,=?*)B, BI A#), +’??=, ，)A D=I),))B, ，*,D != A#),;+’??=, ),; D’+=D =(=+?)+ I)=(D G= *(AB D)A+’AA ABH= ’,AB(E=D #?BC(=HA *,D I’’?= #?BA#=+A BI !)A I)=(D 3#45)*/$2 2 A#),;B?C) ),=?*+)B, ，A#), +’??=, 实现对自旋流的探测，同时自旋流的一些基本特征 4- 引言 和规律也被揭露和深入研究 自旋轨道耦合，也称自旋轨道相互作用，是自旋 电子具有电荷和自旋自由度，但传统的硅基半 电子学中一个很重要的相互作用 自旋轨道耦合是 导体电子器件主要是基于电子的电荷，而一直忽略 一个相对论的结果，它的本质是外电场对运动自旋 自旋自由度 近十年来，人们在低维纳米尺度的体系 的作用［M ］ 在通常情况下，自旋轨道耦合很弱，可以 中发现，自旋在很多性能方面比电荷更优越，例如， 忽略 但在一些半导体体系中，它却表现出很强，而 ［4，0 ］ 退相干时间长，能耗低等 这就使得人们试图利 且它的耦合强度可以通过栅电压来调节和控制 例 用自旋自由度来设计新一代的电子器件 一门新兴 如，在实验上，对 R*A!C* 自旋轨道耦合已实现从 的属于凝聚态物理领域的子学科———自旋电子学在 N 40 N 44 ［L ］ N 4 S 41 =TH 到. S 41 =TH 的调节 自旋轨 ［4—. ］ 近几年出现，并迅速蓬勃发展起来 自旋电子学 道耦合的一个重要特点是，它将