《彎曲碳納米管載流子的自旋軌道耦合及其物理效應》是依託西安交通大學，由張勝利擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：彎曲碳納米管載流子的自旋軌道耦合及其物理效應
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張勝利
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
2008年實驗發現曲率能夠在納米碳管產生電子自旋軌道耦合後，曲率自旋軌道耦合及其效應成為凝聚態物理學一個重要的研究方向，我們擬從理論上研究彎曲納米碳管曲率產生載流子自旋軌道耦合的規律及其物理效應。研究直線單壁納米碳管載流子自旋軌道耦合與其手征角間的關係,確定納米碳管環、納米碳管螺旋、納米碳卷的構型幾何產生的載流子自旋軌道耦合能。分析這些彎曲納米碳管載流子自旋狀態特性及彎曲附加自旋軌道耦合引起的能譜變化。計算直線納米碳管、納米碳管螺線等系統的電導率與自旋極化率。研究分別由直線納米碳管、納米碳管螺線和磁體構成的結，計算隧穿過程電導率、自旋極化率，並分析隧穿共振條件，確定彎曲構型幾何對載流子隧穿透射率的影響。研究納米碳管環的AB、AA及AC效應，討論持續電流中的自旋軌道耦合回響。分析可能的電子自旋幾何極化方案和自旋過濾系統，這些研究對發展凝聚態理論及研發新型介觀自旋電子學器件都具有重要學術意義。
結題摘要
碳納米管載流子的自旋軌道耦合通常很弱，實驗上發現其彎曲幾何構型可使載流子產生附加的自旋軌道耦合。在眾多的彎曲納米碳管中，幾何構型所產生自旋軌道耦合規律及其對載流子運動的影響，是需要解決的而且非常關鍵的科學問題，這也是碳納米結構自旋電子學研究一個非常迫切的問題。本項目研究了直線單壁納米碳管載流子自旋軌道耦合與其手征角間的關係,確定了納米碳管環、納米碳管螺旋、納米碳卷的構型幾何產生的載流子自旋軌道耦合能，分析了這些彎曲納米碳管載流子自旋狀態特性及彎曲附加自旋軌道耦合引起的能譜變化。發現旋量曲率效應是影響電子特性的一個重要因素,得到碳納米管一個新的導電判據。預言出與傳統判據矛盾的現象，即傳統“金屬”單層納米碳管具有比傳統“半導體”單層納米碳管更大的帶隙，我們的理論結果與實驗觀測數據完全符合，並修正了前人對實驗觀測數據理論解釋錯誤。研究了電場對石墨烯納米帶中電子的de Haas-van Alphen效應的影響，發現電場可以調製de Haas-van Alphen振盪,理論預言出振盪坍縮現象。計算了石墨烯納米帶的比熱，確定了比熱隨納米頻寬度變化關係。同時研究了應變對石墨烯納米帶比熱的調製作用，發現應變在低溫情況對比熱的回響與高溫情況下相反，該回響行為的轉變溫度約為110K。討論了直線納米碳管、納米碳管螺線等系統的輸運性質。研究了納米碳管、石墨烯環的幾何相位效應，討論持續電流中的自旋軌道耦合回響,除了發現石墨烯環具有非零的AA相位外，還發現了存在非平庸的AA流，其中AA持續電流呈現帕波現象。在一定條件下AA流可以為方波，該效應可以套用來設計介觀電流方波信號源。此外，從理論上預言了石墨烯周期結構在紅外波段及更寬波段呈現非共振電磁左手超材料性質，並且外電場能夠調控其左手特性的波段範圍。從理論上構造出了具有磁光效應的石墨烯周期結構,發現石墨烯周期結構具有很強的磁光性質，預言了石墨烯周期結構的Verdet常數比通常摻稀土元素磁光玻璃值大1至2個數量級。以納米螺旋結構為例，研究了的電子自旋幾何極化方案和自旋過濾，發現曲率和撓率具有自旋極化效應和自旋極化方向旋轉效應。 這些研究對發展凝聚態理論具有重要學術意義，對研發新型自旋電子學器件具有指導意義。
