电流诱导自旋极化的散射理论

我们构建了一种新的散射理论来研究磁电诱导的自旋极化。通过自旋轨道耦合介观系统的电流产生的局域自旋极化由外部探针测量。探针上的电化学势和自旋相关化学势是可控制的，并被调节到确保系统与探针之间在时间平均上既无电荷电流也无自旋电流流动的值。对于单通道探针的相关情况，我们发现所得势恰好与探针和系统之间接触的透明度无关。假设探针中不存在自旋弛豫过程，我们因此将样品中探针位置处的局域自旋相关势（从而局域电流诱导的自旋极化）等同于探针本身的自旋相关势。这些局域化学势的统计量在随机矩阵理论框架内计算。虽然它们在空间和介观平均上为零，但它们表现出大的涨落，并且我们表明单个系统通常具有超过所有已知电流诱导自旋极化一个参数大因子的自旋极化。我们的理论允许计算样品内部自旋极化与流出样品的自旋流之间的量子关联。我们表明，这些大极化与外部引线中的自旋流仅弱相关，并且在输运的线性区中只有一小部分可以转化为自旋流，这与自旋电导涨落的介观普适性一致。我们数值验证了该理论。