目前无论在理论还是实验上,自旋流的产生及检测都是一富有挑战性的问题。本项目利用非平衡格林函数技术,从理论上(1)研究铁磁、非磁半导体、超导体与量子点耦合的三端子混杂体系中电子输运特性,利用系统的参数(如量子点的门电压)来产生和调控非磁半导体中的自旋流;(2)研究非平衡Heisenberg磁性绝缘体系中自旋流的产生,揭示magnon及Jordan-Wigner费米子量子输运规律,讨论Jordan-Wigner费米子间的互作用对自旋流的影响;(3)利用磁化动力学效应来检测自旋流。
自旋相关的输运,包括自旋流的产生及其检测问题是目前低维量子输运问题的研究热点,对未来与自旋相关量子器件的设计是至关重要的。本项目用非平衡格林函数方法开展了自旋流的产生及输运问题的理论研究, 取得了一些有意义的研究成果。三年发表论文9篇,其中包括Phys. Rev. Lett. 2 篇、App. Phys. Lett. 1 篇和Phys. Rev. B 5篇,得到国际同行的关注和引用,比如(1)创造性地提出了在半金属-磁性激子绝缘体的界面上可发生类自旋Andreev反射现象,并利用类自旋Andreev反射过程来产生自旋流。(2) 研究了存在自旋-轨道相互作用系统,发现要正确定义守恒的自旋流,必须自洽考虑电子间的自旋-自旋互作用。(3)将单层石墨系统推广到冷原子六角光学晶格, 通过激光控制冷原子晶格各向异性来实现有质量与无质量狄拉克费米原子之间的相变。(4)研究了Aharonov-Bohm 量子干涉仪中由于不同轨道之间电子互作用导致的轨道近藤(Kondo)效应,发现与通常的自旋近藤效应不同,发生轨道近藤效应的近藤温度随外磁通从(2n+1)Pi 到 2n Pi 单调降低。