量子线中“上游”电子的自旋湍动：漂移扩散模型的失效
介观与纳米尺度物理
2009-11-11 v1 其他凝聚态物理
摘要
经典漂移扩散(DD)模型的自旋输运将通过一个经验参数“自旋扩散长度”来处理自旋湍动。根据该模型，沿着固体中漂移和扩散的电子自旋的平均值随距离指数衰减，由于自旋相位失配。与这种衰减相关的特征长度尺度就是自旋扩散长度。DD模型还预测，这一长度对于在减速电场中运动的“上游”电子与在加速电场中运动的“下游”电子是不同的。然而，这一图景忽略了在约束系统（如量子线）中的能级量化，因而未能捕捉到能级结构对自旋湍动的非平凡影响。本文通过在多能级量子线中模拟上游自旋输运，并严格考虑能级结构的半经典模型来突出显示这种影响。我们发现，上游自旋输运具有复杂的动力学，无法简单地用“自旋扩散长度”来定义。事实上，自旋并不会随距离指数衰减甚至单调衰减，漂移扩散图景无法解释其定性行为，更不能准确地预测定量特征。与自旋输运无关，我们还发现上游电子因准一维结构中能态密度的能量依赖性而发生“人口反转”。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0602241,
title = {Spin relaxation of "upstream" electrons in quantum wires: Failure of the drift diffusion model},
author = {Sandipan Pramanik and Supriyo Bandyopadhyay and Marc Cahay},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0602241},
year = {2009}
}
备注
13 figures. To appear in Phys. Rev. B