含Rashba型自旋轨道耦合的自旋-1/2粒子在欧姆热浴中的耗散-弛豫动力学

自旋轨道耦合（SOC）是Dirac粒子在电磁场作用下运动所固有的，其在包括非相对论系统在内的多种物理系统中显现。例如，它在过去几十年发展的自旋电子学中起着关键作用，特别是通过控制自旋电流的产生与弛豫。在本工作中，我们利用扩展的Caldeira-Leggett模型，阐明具有Rashba型SOC的单个自旋-$1/2$粒子开放系统的自旋弛豫与动量耗散之间的相互作用是如何由其与无自旋三维环境的相互作用所诱导的。从系统约化密度矩阵的路径积分表述出发，我们导出了一组耦合非线性方程，包含带摩擦项的动量的准经典Langevin方程与自旋进动方程。自旋绕由SOC与摩擦项共同产生的有效磁场进动。从这些方程的解析与数值解中发现，有效磁场中包含的自旋转矩效应导致了自旋弛豫，且长时间演化后的自旋与动量取向很大程度上由Rashba耦合强度控制。此种自旋弛豫机制与例如半导体中因Pauli阻塞而基本无动量耗散的情形在性质上不同。