《納米結構中的廣義輸運理論》是依託復旦大學，由肖江擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米結構中的廣義輸運理論
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：肖江
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
固體中的輸運是物理學的一個重要焦點也是現代信息技術的基礎。在微加工技術接近技術和量子極限的今天，研究如何從新的自由度方面突破該極限顯得尤其重要，因此有必要研究納米結構中包括電子、磁子、聲子等準粒子的電荷、自旋/角動量、能量等物理量的廣義輸運問題。各準粒子所攜帶的各物理量的輸運相互關聯使得某些特殊納米結構具有特有的性質，例如自旋閥中的巨磁阻和自旋轉移效應，這些性質在存儲技術上已經開始套用。此外，實現電控制的磁矩晶格動力學可以在通訊技術和納米機器人技術上有廣闊套用前景。同時，研究納米結構的熱輸運和電磁聲之間的關係可能在太陽能利用方面有所幫助。因此，我們將在以下三個有關方面進行研究：（1）統一的輸運理論，包括多種驅動力和多種物理量的流及它們的相互依賴關係，（2）研究磁矩動力學和晶格動力學對輸運現象的影響，（3）具體研究各種電-磁、磁-聲、熱-電等交叉效應的物理機制。
結題摘要
在本項目運行的三年（2011-2013）中，共發表論文8篇，其中PRL 2篇、PRB 4篇、EPL 1篇、JAP 1篇。共被引用47次。其中部分成果包括： （1）我們理論預言電流誘導的自旋轉移力矩可以激發磁性絕緣體中的自旋波，並且表面自旋波具有更小的激發閾值電流。我們還預言易軸表面磁各向異性可以誘導一種新的表面自旋波模式，該模式的存在可以降低激發閾值電流並且增強激發功率。相關工作發表在Physical Review Letters 108, 217204 (2012)、Physical Review B 88, 184403 (2013)。 （2）我們理論研究了在不具有體自旋霍爾效應的金屬中，由兩種不同氧化物絕緣體分別覆蓋其上下表面的金屬薄膜的電輸運性質。在這樣的系統中我們預言兩個新的現象：（1）由於界面散射導致的面內自旋霍爾效應；（2）由表面Rashba 垂直於面的電荷霍爾效應。該工作提出了可以使用沒有體自旋軌道耦合的普通金屬如Cu、Al等（而非貴金屬：Au、Pt等），通過界面散射實現自旋霍爾效應；同時，與已有的電荷霍爾效應不同（霍爾效應需要磁場，反常霍爾效應需要磁性），在沒有磁場或磁性的情況下，也可產生電荷的霍爾效應。相關工作發表在Physical Review B 87, 081407(R) (2013)。 （3）我們理論預言了在有外加交變磁場作用下的兩個磁性量子點之間的一種新型的類似Ising的自旋耦合機制，該耦合機制的強度可以通過外加交變磁場的強度進行調控。由於這種耦合機制依賴於由外加交變磁場引發的自旋的動力學狀態，因此該耦合機制與所有現有的靜態耦合機制（如RKKY耦合）有本質的區別。在一般體系中，這種新型的耦合機制與RKKY耦合共存，從而我們可以通過調節這兩種機制的相對強度來構造和控制由糾纏Bell態組成的四態系統。本工作發表在Europhysics Letters 104, 17008 (2013)。 （4）與德國的實驗組合作，我們在磁性絕緣體YIG中驗證了自旋塞貝克效應、自旋泵浦效應、自旋霍爾磁阻這三個現象都正比於界面的自旋混合電導，從而驗證了這三個看似無關的現象背後共同的物理過程。相關工作發表在：Physical Review Letters 111, 176601 (2013)、Physical Review B 88, 094410 (2013)。
