自旋轨道耦合体系中自旋输运、弱反局域化与三重态超导的统一描述

Eilenberger方程是描述具有任意无序度的超导体的标准工具。通过利用自旋轨道耦合(SOC)与非阿贝尔背景场的类比，可将其推广至具有线性动量依赖SOC的体系。该场混合单重态与三重态分量，并产生磁电现象的丰富物理。本工作中我们表明，该方程的应用可进一步超越超导范畴。在正态下，线性化Eilenberger方程描述耦合的自旋-电荷动力学。此外，其预解式对应于所谓的Cooperon，并可用于计算弱局域化修正。具体地，我们展示了如何对任意源项求解该方程，并给出Rashba SOC情形的闭式解。我们利用该解处理了自旋电子学与超导中若干感兴趣的问题。首先，我们研究正态下铁磁电极的自旋注入，描述样品中自旋密度的空间演化，以及从扩散极限到弹道极限的完整交叉。其次，我们讨论所谓的超导Edelstein效应，并将先前已知结果推广至任意无序度。第三，我们研究超越扩散极限的弱局域化修正，这可作为强SOC材料实验表征的有力工具。我们还讨论了所谓的纯规范情形，即形成持久自旋螺旋的情况。我们的工作确立了线性化Eilenberger方程作为研究自旋轨道耦合材料的一种强大且极为通用的方法，相较于其他方法常提供更简洁且直观的图像。