通过隧穿结的平衡自旋流

我们研究零偏压下通过隧穿结的平衡纯自旋流。结的两端引线通过薄绝缘势垒连接，可以是铁磁金属（FM）或具有 Rashba 自旋轨道相互作用（RSOI）或 Dresselhaus 自旋轨道相互作用（DSOI）的非磁性高迁移率二维电子气（2DEG）。作为隧穿结的引线，2DEG 中各向同性的 RSOI 或 DSOI 可以产生垂直或平行于电流方向的平均有效面内磁场。线性响应理论发现，由于结两个电极中磁矩 $\vec{h}_{l}$ 和 $\vec{h}_{r}$ 之间的交换耦合，即 $\vec{J}\sim\vec{h}_{l}\times\vec{h}_{r}$，平衡自旋流 $\vec{J}$ 可以在以下三种结中流动：2DEG/2DEG、2DEG/FM 和 FM/FM 结。FM 与具有 RSOI（DSOI）的 2DEG 引线之间的重要区别在于，在严格的一维情况下，RSOI（DSOI）不能导致结中的平衡自旋流，因为两个自旋带不像发生 Zeeman 自旋劈裂的 FM 引线中那样自旋极化。