自旋轨道作用的介观环的电导率

Ｇ≈ ［ ＋ ｃ ｓ ２ １ ｏ（ｚ ￣
ｎ
凡。
）． ］
（） １
自 ＝
（ 一
Ｃ， ‘
＋
‘
ｒ２ ）・
（） ４
其 中 ｎ是 环 的半径 ， ‘ ７ 是载 流子 的有效 质量 ， ｎ ａ为 自旋 轨道 作用强度 ．
在适 当边 界条 件 下这 个 哈密 顿 是个 厄 米算 符． 轨 道 耦 合 作 用 在 方 程 （ ）中 看 做 自旋 矢 量 势 场 ４
输 运 ． 用 Ｇｒ ｆｈ ｓ 边 界 条 件 ， 们得 出相 应 的 单 电 子 散射 问题 的 透 射 系 数 和 电 导率 的解 析 表 达 式 ． 应 ｉｉ ’ 的 ｆｔ 我 关键 词 ： 自旋 轨 道 作 用 ； 观 环 ； 部 引 线 ； 介 外 电导 率
中图 分 类 号 ： ４ ３ ２ Ｏ １． 文 献标 识码 ： Ａ
基金 项 目 ： 州 师 范 学 院 基 金 项 目 （０ ６ ０． 忻 ２０２）
作者简介 ： 国忠 （９ ７） 男 ， 罗 １７一 ， 山西忻州人 ， 忻州师范学院讲师 ， 硕±， 主要从 事理论物理和量子物理的教学和研究．
第 ２期
罗国忠： 自旋轨 道作 用 的介 观 环 的 电导 率
件， 我们 得 出相应 的单 电子散 射 问题 的透 射 系数
和 电导率 的解 析 表 达式 ， 与 方 程 （ ）中给 出的 并 １
收稿 日期 ： ０ ９１ －０ ２ ０ －２ ３ ．
上述哈密顿 的 能量本 征值
和 非归 一化本 征态
（ 依靠边界条 件归一化）下标为 一 １２ 即为 ： ， ，，
（ ＿ｎ 簪ｚ２ ｃ Ｓ 。 ｉ ｓ 十 ．） （
其中以， 以是泡利矩阵， ， 参数ｎ＝南 口． ， ’并且
ｃ ｏ ＝ 口 宠 ． 里我 们考 虑 的 Ｒａｈ ａ 是 由 于在 ／口 这 ｓｂ 场 沿 着垂直 于环平 面 的 ｚ 向产生 的 ， 方 参数 ａ 代表沿 着 ｚ方向 的平 均 电 场 ， 且 是 被 假定 的 可调 整 的 并 量． 于二维 的 ＩＧ Ａｓ电 子气 ， 门电 压控 制 对 ｎａ ａ被 在范 围为 （ ． — ２ Ｏ × １ ｅ ０ ５ ． ） ０ Ｖｍ． 在柱 坐标 中的 泡利矩 阵为 ：
哈 密顿算符 为 ：
Ｈ ＝一 方 ｎ 一 册 ｍ ｃ ｓ （ｏ ＋ ｓｎ ， ｉ ）
个符 号差依赖 电磁矢 势 ： 阿哈 罗诺 夫 一玻 姆 （ 即 Ａ
－
Ｂ 和 阿哈 罗 诺 夫 （ ） Ａ—Ｃ） 应 ［ ， 参 考 文 献 效 】在 ］
一
［］ ２ 中给出 ， 一直 建议许 多设 备装 置利用 通过 量子
０ ＂ ｒ＝ ｃ 。 ｏ ＋ ｓｎ ｉ ，
一 ｃ ｏ
＋ ｓｎ￣ ． ｉｑｒ
（） ３
整． ｔ Ｎｉａ等［ 发现 电导率 Ｇ被在 参考 文献 ［３中 ｔ １
被 近似地 给 出 ： ： 即
２ … ． ‘
利用 一
式，
／ ， 以把 哈密 顿 改写 为 下 列形 却 可
４ １
Ｅ ＝ （ 一 ＂
／ ７ 。 ２ｒ ， ）
Ⅱｚ ＝ ∑ 媚 （ ） ‘（ ， ∈Ｅ， ］（ ｂ （） ｚ ｘ ７ ｏｏ ．１ ） ｒ ） ｏ ０
（） ６
对于局域 坐标 ｚ和 ｚ 如图 １ 所示 ．
＝ Ｐ ｚ ｑ） 唧 ｏ ．
这 里相互 正交旋 量 ｚ （ ）能 被 泡利 矩 阵 的本 征
第２ ４卷 第 ２期
２１ ０ ０年 ３月
甘 肃 联 合 大 学 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＧａ ｓ ａ ｈ ｉｅｓｔ （ ｔｒ ｌ ｃｅ ｃｓ ｏ ｒ ａ ｎ ｕＬｉｎ ｅＵｎｖ ｒｉ Ｎａｕ ａ ｉｎ ｅ
Ｍ ａ ． ２０１ ｒ ０
文章 编 号 ：１ ７—９ Ｘ ２ １ ）２０ ４－４ ６ ２６ １ （０ ０ ０－０ ００
自旋轨 道 作 用 的介 观 环 的 电导 率
罗 国 忠
（ 州师范学院 物理系 ， 忻 山西 忻 州 ０ ４０ ） ３ ０ ０
摘
要： 研究 了在 自旋轨道作用 （Ｏ／和垂直磁场存在的情况 下， Ｓ ） 通过连接 在两个外部 的引线 的一维 环的电子
线路 中的移 动 电子获得 另外 的 拓扑相位 ． ｔ Ｎｉ ａ等 ｔ 建议 了一种 自旋 干 涉装 置 ， 种 装 置 允许 进 行 电 这 流 的相 当大 调整． 种装 置是 连 接 有 两个 外 部 的 这 引线 的 一 维 半 导 体 结 构 金 属 环 ， 这 种 结 构 中 在 Ｒ ｓｂ ａｈ ａ自旋轨 道耦合作 用 （ Ｏ ） 占有 支配地 位 Ｓ Ｉ是 的 自旋劈 裂机 制． 键 思 想 是甚 至 在 没 有外 磁 场 关 的情况 下 ， 在顺 时针 和 反 时 针 方 向移 动 的载 流 子 之 间获得 的 Ａ Ｃ相 位 的不 同将 在 自旋灵 敏 的 电子 输运 中产生 干涉效 应． 过 调 整 自旋 轨道 耦 合作 通 用强度 ａ将 产 生不 同 的相 位 ， 因此 电导率 能 被调
本 文研究 了在 自旋 轨 道耦 合 （０Ｉ Ｓ ）作用 和垂
直磁场 存在 的情况 下 ， 过 连 接 在 两个 外 部 的引 通
线 的一维 环 的电子输运 ． 用 Ｇ ｉ ｉ ’ 的边 界条 应 ｒ ｆｈ Ｓ ｆｔ
（ ２ ａ 对 于引入 无维哈 密顿是 方便 的， 叫 ／Ｄ）， 即
Ｈ 一 疗 ＝ ￣ ２－ ｉ （ ＋ ｒ２ ）・ （） ５
Ｏ 引 言
近年来 ， 在低 维半 导 体 结 构 中传 导 电荷 自旋 自由度 的操 控 引起 了广 泛 注 意． 电子 输运 的一个
重要 的特征是 电导显 示 了量 子 干 涉 的符 号差 ． 这
这个电导率做了比较・
１ 自 轨道耦合作用下单 电子哈密顿 旋
在 自旋 轨道 耦合 作 用下 ， 一维 介 观环结 构 的