自旋轨道耦合系统规范场表述中的规范协变性与自旋流守恒

研究了与自旋电子学相关的具有自旋轨道耦合的二维系统的非阿贝尔规范场表述中的规范协变性问题。尽管这些通常是规范固定模型，但发现对于时空无关且满足U(1)代数因而场强消失的那类规范场，哈密顿量中存在残余的规范自由度。规范变换表现为变换后波函数的空间依赖旋转，其旋转角和轴由规范场（即自旋轨道耦合）的具体形式决定。这些场可以被规范掉，使哈密顿量约化为与自由粒子哈密顿量等谱的哈密顿量，并产生了由B.~A.~Bernevig \emph{et al.} [Phys.~Rev.~Lett. \textbf{97}, 236601 (2006)]首次报道的持久自旋螺旋现象。对全局规范变换的研究导出了连续性方程，其中沿给定方向的自旋密度分量（同样由规范场的具体形式固定）是守恒的。