搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

特殊结构的多臂量子环的持续电流

杜坚 王素新 袁爱国

引用本文:
Citation:

特殊结构的多臂量子环的持续电流

杜坚, 王素新, 袁爱国

Persistent spin current properties in a special structure of quantum ring with multiple arms

Du Jian, Wang Su-Xin, Yuan Ai-Guo
PDF
导出引用
  • 提出了中臂弯曲的多臂量子环模型,且是上臂最短和下臂最长的不等臂量子环.研究发现:总磁通为零时,持续电流随半导体环增大发生非周期性振荡,并与电极的磁矩方向及隧穿电子的自旋方向相关,下臂因为最长而获得最小的平均持续电流.AB磁通增强时,持续电流会发生周期性振荡,各臂之间明显出现相互制约的现象.各臂持续电流之间的差异与臂长和磁通分布相关,Rashba自旋轨道耦合具有改变持续电流相位和相位差的效应.在一定条件下,两种波函数所对应的持续电流是可分离的.
    A new model of quantum ring with multiple arms whose middle arm is curved was proposed in this article.This is an unequal arm quantum ring with a shortest upper arm and a longest lower arm.The results indicate that the persistent spin current shows nonperiodic vibration with the size of the semiconductor ring increasing when the total magnetic flux is zero.And it is related to the electrodes’ magnetic moment direction as well as the tunneling electrons’ spin orientation. The average persistent spin current in the lower arm is minimum on account of its longest length. When the AB magnetic flux strengthens, the persistent spin current in each arm generates periodic oscillation and shows mutual restriction.The difference in each arm is related to the arm length and the magnetic flux distribution. Furthermore,the Rashba spin-orbit interaction affects the phase and the phase difference of the persistent spin current. Our results also imply that the persistent spin currents which the two kind of wave functions correspond to are separated under definite conditions.
    • 基金项目: 河北省教育厅自然科学研究指导计划(批准编号:Z2008103)资助的课题.
    [1]

    [1]Baibich M N,Broto J M,Fert A, van Dau F N,Petroff F,Etienne P,Creuzet G, Friederich A,Chazelas J 1988 Phys.Rev.Lett. 61 2472

    [2]

    [2]Slonczewski J C 1989 Phys.Rev. B 39 6995

    [3]

    [3]Gijs M A M,Bauer G E W 1997 Adv.Phys. 46 285

    [4]

    [4]Viret M,Berger S,Gabureac M, Ott F,Olligs D, Petej I,Gress J F,Fermon C,Francinet G,Le Goff G 2002 Phys.Rev. B 66 220401

    [5]

    [5]Wolf S A,Awschalom D D,Buhrman R A,Daughton J M,von Molnar S,Roukes M L, Chtchelkanova A Y,Treger D M 2001 Science 294 1488

    [6]

    [6]Li Y X, Liu J J, Li B Z 2005 Acta Phys. Sin. 54 1366(in Chinese) [李玉现、刘建军、李伯臧 2005 物理学报 54 1366]

    [7]

    [7]Du J,Zhang P,Liu J H,Li J L,Li Y X 2008 Acta Phys. Sin. 57 7221(in Chinese)[杜坚、张鹏、刘继红、李金亮、李玉现 2008 物理学报 57 7221]

    [8]

    [8]Yin Y Q,Li H,Ma J N,He Z L,Wang X Z 2009 Acta Phys.Sin. 58 4162(in Chinese)[尹永琦、李华、马佳宁、贺泽龙、王选章 2009 物理学报 58 4162]

    [9]

    [9]Wu S Q 2009 Acta Phys.Sin. 58 4175(in Chinese)[吴绍全 2009 物理学报 58 4175]

    [10]

    ]Jayannavar A M,Singha P 1995 Phys.Rev. B 51 10175

    [11]

    ]Chen X W,Chen B J,Shi Z G,Song K H 2009 Acta Phys.Sin. 58 2720(in Chinese)[谌雄文、谌宝菊、施振刚、宋克慧 2009 物理学报 58 2720]

    [12]

    ]Ma M M,Ding J W,Chen H B,Xu N 2009 Acta Phys.Sin. 58 2726(in Chinese)[马明明、丁建文、陈宏波、徐宁 2009 物理学报 58 2726]

    [13]

    ]Yi J,Wei J H,Hong J,Lee S 2002 Phys.Rev.B 65 033305

    [14]

    ]Du J,Li C G,Qin F 2009 Acta Phys. Sin. 58 576 (in Chinese)[杜坚、李春光、秦芳 2009 物理学报 58 576]

    [15]

    ]Rabaud W, Saminadayar L, Mailly D, Rabaud W, Samianadayar L, Mailly D, Hasselbach K, Benoit A, Etienne B 2001 Phys Rev.Lett. 86 3124

    [16]

    ]Bouzerar G,Poilbanc D 1995 Phys.Rev. B 52 10772

    [17]

    ]Chakraborty T,Pietilainen P 1994 Phys.Rev. B 50 8460

    [18]

    ]Krokhin A A,Krive I V 1998 Superlattice and Microst. 23 485

    [19]

    ]Emperador A,Barranco M,Lipparini E,Pi M,Serra L 1999 Phys.Rev.B 59 15301

    [20]

    ]Berry M V 1984 Proc. Roy. Soc. Lond. Ser. A 392 45

    [21]

    ]Loss D,Goldbart P M,Balatsky A V 1990 Phys.Rev.Lett. 65 1655

    [22]

    ]Byers N,Yang C N 1961 Phys.Rev.Lett. 7 46

    [23]

    ]Citro R,Romeo F,Marinaro M 2006 Phys.Rev. B 74 115329

    [24]

    ]Meijer F E,Morpurgo A F,Klapwijk T M 2002 Phys.Rev. B 66 033107

    [25]

    ]Molnar B,Peeters F M,Vasilopoulos P 2004 Phys.Rev. B 69 155335

    [26]

    ]Wu H C,Guo Y,Chen X Y,Gu B L 2003 Phys.Rev. B 68 125330

  • [1]

    [1]Baibich M N,Broto J M,Fert A, van Dau F N,Petroff F,Etienne P,Creuzet G, Friederich A,Chazelas J 1988 Phys.Rev.Lett. 61 2472

    [2]

    [2]Slonczewski J C 1989 Phys.Rev. B 39 6995

    [3]

    [3]Gijs M A M,Bauer G E W 1997 Adv.Phys. 46 285

    [4]

    [4]Viret M,Berger S,Gabureac M, Ott F,Olligs D, Petej I,Gress J F,Fermon C,Francinet G,Le Goff G 2002 Phys.Rev. B 66 220401

    [5]

    [5]Wolf S A,Awschalom D D,Buhrman R A,Daughton J M,von Molnar S,Roukes M L, Chtchelkanova A Y,Treger D M 2001 Science 294 1488

    [6]

    [6]Li Y X, Liu J J, Li B Z 2005 Acta Phys. Sin. 54 1366(in Chinese) [李玉现、刘建军、李伯臧 2005 物理学报 54 1366]

    [7]

    [7]Du J,Zhang P,Liu J H,Li J L,Li Y X 2008 Acta Phys. Sin. 57 7221(in Chinese)[杜坚、张鹏、刘继红、李金亮、李玉现 2008 物理学报 57 7221]

    [8]

    [8]Yin Y Q,Li H,Ma J N,He Z L,Wang X Z 2009 Acta Phys.Sin. 58 4162(in Chinese)[尹永琦、李华、马佳宁、贺泽龙、王选章 2009 物理学报 58 4162]

    [9]

    [9]Wu S Q 2009 Acta Phys.Sin. 58 4175(in Chinese)[吴绍全 2009 物理学报 58 4175]

    [10]

    ]Jayannavar A M,Singha P 1995 Phys.Rev. B 51 10175

    [11]

    ]Chen X W,Chen B J,Shi Z G,Song K H 2009 Acta Phys.Sin. 58 2720(in Chinese)[谌雄文、谌宝菊、施振刚、宋克慧 2009 物理学报 58 2720]

    [12]

    ]Ma M M,Ding J W,Chen H B,Xu N 2009 Acta Phys.Sin. 58 2726(in Chinese)[马明明、丁建文、陈宏波、徐宁 2009 物理学报 58 2726]

    [13]

    ]Yi J,Wei J H,Hong J,Lee S 2002 Phys.Rev.B 65 033305

    [14]

    ]Du J,Li C G,Qin F 2009 Acta Phys. Sin. 58 576 (in Chinese)[杜坚、李春光、秦芳 2009 物理学报 58 576]

    [15]

    ]Rabaud W, Saminadayar L, Mailly D, Rabaud W, Samianadayar L, Mailly D, Hasselbach K, Benoit A, Etienne B 2001 Phys Rev.Lett. 86 3124

    [16]

    ]Bouzerar G,Poilbanc D 1995 Phys.Rev. B 52 10772

    [17]

    ]Chakraborty T,Pietilainen P 1994 Phys.Rev. B 50 8460

    [18]

    ]Krokhin A A,Krive I V 1998 Superlattice and Microst. 23 485

    [19]

    ]Emperador A,Barranco M,Lipparini E,Pi M,Serra L 1999 Phys.Rev.B 59 15301

    [20]

    ]Berry M V 1984 Proc. Roy. Soc. Lond. Ser. A 392 45

    [21]

    ]Loss D,Goldbart P M,Balatsky A V 1990 Phys.Rev.Lett. 65 1655

    [22]

    ]Byers N,Yang C N 1961 Phys.Rev.Lett. 7 46

    [23]

    ]Citro R,Romeo F,Marinaro M 2006 Phys.Rev. B 74 115329

    [24]

    ]Meijer F E,Morpurgo A F,Klapwijk T M 2002 Phys.Rev. B 66 033107

    [25]

    ]Molnar B,Peeters F M,Vasilopoulos P 2004 Phys.Rev. B 69 155335

    [26]

    ]Wu H C,Guo Y,Chen X Y,Gu B L 2003 Phys.Rev. B 68 125330

  • [1] 王志梅, 王虹, 薛乃涛, 成高艳. 自旋轨道耦合量子点系统中的量子相干. 物理学报, 2022, 71(7): 078502. doi: 10.7498/aps.71.20212111
    [2] 施婷婷, 汪六九, 王璟琨, 张威. 自旋轨道耦合量子气体中的一些新进展. 物理学报, 2020, 69(1): 016701. doi: 10.7498/aps.69.20191241
    [3] 梁滔, 李铭. 自旋轨道耦合系统中的整数量子霍尔效应. 物理学报, 2019, 68(11): 117101. doi: 10.7498/aps.68.20190037
    [4] 代楠, 邓文基. 扶手椅型石墨烯介观环中的持续电流. 物理学报, 2015, 64(1): 017302. doi: 10.7498/aps.64.017302
    [5] 张磊, 李辉武, 胡梁宾. 二维自旋轨道耦合电子气中持续自旋螺旋态的稳定性的研究. 物理学报, 2012, 61(17): 177203. doi: 10.7498/aps.61.177203
    [6] 李明, 张荣, 刘斌, 傅德颐, 赵传阵, 谢自力, 修向前, 郑有炓. AlGaN/GaN量子阱中子带的Rashba自旋劈裂和子带间自旋轨道耦合作用研究. 物理学报, 2012, 61(2): 027103. doi: 10.7498/aps.61.027103
    [7] 罗质华, 梁国栋. 带有电子-双声子相互作用的一维铁磁性介观环的非经典本征态和非经典本征持续电流. 物理学报, 2012, 61(5): 057303. doi: 10.7498/aps.61.057303
    [8] 王启文, 红兰. 二维量子点中极化子的自旋弛豫. 物理学报, 2012, 61(1): 017107. doi: 10.7498/aps.61.017107
    [9] 罗质华, 梁国栋. 一维介观环中持续电流的电子-声子相互作用非经典效应. 物理学报, 2011, 60(3): 037303. doi: 10.7498/aps.60.037303
    [10] 杜坚, 王素新, 袁爱国. δ势垒对多臂量子环中持续电流的影响. 物理学报, 2010, 59(4): 2767-2774. doi: 10.7498/aps.59.2767
    [11] 金莲, 朱林, 李玲, 谢征微. 多层结构双自旋过滤隧道结中的电子输运特性. 物理学报, 2009, 58(12): 8577-8583. doi: 10.7498/aps.58.8577
    [12] 马明明, 陈宏波, 丁建文, 徐宁. 二维介观环中持续电流的梯度无序效应. 物理学报, 2009, 58(4): 2726-2730. doi: 10.7498/aps.58.2726
    [13] 陈华, 杜磊, 庄奕琪, 牛文娟. Rashba自旋轨道耦合作用下电荷流散粒噪声与自旋极化的关系研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5685-5692. doi: 10.7498/aps.58.5685
    [14] 谌雄文, 谌宝菊, 施振刚, 宋克慧. 嵌入T型耦合双量子点介观A-B环系统的显著Fano 效应. 物理学报, 2009, 58(4): 2720-2725. doi: 10.7498/aps.58.2720
    [15] 杜坚, 李春光, 秦芳. 铁磁/半导体/铁磁结构的双量子环自旋输运的特性. 物理学报, 2009, 58(5): 3448-3455. doi: 10.7498/aps.58.3448
    [16] 杜坚, 王素新, 杨淑敏. 含双δ势垒三臂量子环的透射概率和持续电流. 物理学报, 2009, 58(11): 7926-7933. doi: 10.7498/aps.58.7926
    [17] 吴绍全, 孙威立, 余万伦, 王顺金. 嵌入单量子点Aharonov-Bohm环中的近藤效应. 物理学报, 2005, 54(6): 2910-2917. doi: 10.7498/aps.54.2910
    [18] 嵇英华, 刘咏梅, 辛建之, 谢芳森, 雷敏生. 磁场对介观耦合金属环中持续电流的影响. 物理学报, 2004, 53(4): 1207-1210. doi: 10.7498/aps.53.1207
    [19] 吴绍全, 谌雄文, 孙威 立, 王顺金. 嵌入耦合量子点的介观Aharonov-Bohm环内的持续电流. 物理学报, 2004, 53(7): 2336-2341. doi: 10.7498/aps.53.2336
    [20] 叶剑斐, 叶 飞, 丁国辉. 嵌入量子点的介观Aharonov-Bohm环的基态与持续电流. 物理学报, 2003, 52(2): 468-472. doi: 10.7498/aps.52.468
计量
  • 文章访问数:  7341
  • PDF下载量:  806
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-04-30
  • 修回日期:  2009-07-22
  • 刊出日期:  2010-02-05

/

返回文章
返回