含时 Rashba 和 Dresselhaus 系统中的自旋力与持续自旋流的产生

本文研究了在存在 Dresselhaus 和 Rashba 自旋轨道耦合 (SOC) 的情况下，2DEG 结构中自旋流和自旋极化的产生，其中后者的强度通过交流栅极电压进行时间调制。通过非阿贝尔规范场方法，我们建立了 SOC 系统中 Lorentz 自旋力与自旋流之间的关系，并表明自旋力的纵向分量会诱导横向自旋流。对于恒定（时不变）Rashba 系统，我们恢复了此前通过 Berry 相位和半经典方法推导出的 $\frac e{8\pi}$ 普适自旋霍尔电导率。在含时 SOC 系统的情况下，即使在强杂质散射下，自旋流也能得以维持。我们评估了在无任何直流电场的情况下，由时间调制的 Rashba SOC 产生的交流自旋流。当调制频率与电子的 Larmor 频率匹配时，自旋流的幅值达到最大。