内禀自旋霍尔效应的统一描述
介观与纳米尺度物理
2010-05-28 v2
摘要
p型掺杂半导体中的内禀自旋霍尔效应（SHE）[S. Murakami等人，Science 301, 1348 (2003)]和具有Rashba自旋-轨道耦合的二维电子气中的内禀自旋霍尔效应[J. Sinova等人，Phys. Rev. Lett. 92, 126603 (2004)]一直是许多理论研究的主题，但其驱动机制尚未得到统一描述。前者源于动量空间的绝热拓扑曲率，空穴由此获得自旋依赖的反常速度。另一方面，Rashba系统中的SHE源于存在外电场时动量依赖的自旋动力学。这两种效应显然源于不同的机制。本文的动机是解决这种明显的差异，特别是寻求这些效应的统一描述。为此，我们从一般的自旋-轨道模型出发，考虑SHE系统的显式时间依赖性。我们发现，通过对一般模型进行时间上的规范变换，在时间空间中出现了一个定义明确的规范场，该规范场具有有效磁场的物理意义。该磁场被证明可以精确解释绝热极限下Rashba系统中的SHE。值得注意的是，通过仔细分析一般模型的运动方程，发现该场分量也是动量空间曲率导致的反常速度的起源。因此，我们的研究将两种看似不同的内禀SHE统一在一个共同的绝热框架下。
引用
@article{arxiv.0903.2305,
title = {Unified Description of the Intrinsic Spin-Hall Effects},
author = {T. Fujita and M. B. A. Jalil and S. G. Tan},
journal= {arXiv preprint arXiv:0903.2305},
year = {2010}
}
备注
20 pages, 1 figure