自旋流線性電光效應研究

《自旋流線性電光效應研究》是依託中山大學，由佘衛龍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：自旋流線性電光效應研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：佘衛龍
• 依託單位：中山大學

中文摘要

自旋電子學是近年迅速發展起來的物理學新興學科。傳統電子學著眼於利用電子帶電這一物理特性實現信息的存儲、處理和傳輸，而自旋電子學則致力於研究利用電子的自旋來實現相關的功能。電子自旋信息的傳輸依賴於自旋流。而要實現電子自旋流信息的套用，關鍵的一步是實現自旋流的探測。另一方面，自旋流還與近年發現的新奇物理現象, 如拓撲絕緣體和自旋霍爾效應等密切相關，所以自旋流探測無論在基礎物理還是在實際套用方面都具有重要的意義。自旋流會在傳導材料中誘導出非零二階非線性電極化率。我們注意到，這些非零的二階非線性電極化率，不僅可以支持倍頻、和頻、差頻等光學混頻過程，而且在一定條件下也能導致 Pockels 效應即線性電光效應。據此，本項目提出研究自旋流線性電光效應，探索利用線性電光效應探測自旋流的原理和方法。用線性電光效應探測自旋流與用其它非線性光學方法不同，能用很弱探測光，因此可避免熱效應，更具套用潛力

結題摘要

我們從理論上預言自旋流可誘導線性電光效應，並根據自旋流誘導的附加線性電極化率和線性電光效應的耦合波理論，提出基於線性電光效應直接測量自旋流的方案。例如對n摻雜GaAs晶體中的自旋流的直接測量，當探測光的頻率為1.5 eV、外加電場強度為350 V/mm，n摻雜GaAs晶體的厚度為3 um時，大小為20 nA/um^2的橫向自旋流造成的探測光的偏振轉角為14.1 urad；大小為20 nA/um^2的縱向自旋流造成的探測光的偏振轉角可達28 urad。這以現有的實驗技術完全可以觀測到。我們還發現吸收效應對利用線性電光效應測量自旋流會產生明顯影響。在共振吸收帶附近，探測光的吸收效應最大可引起10%的測量誤差。為了深入研究自旋流的線性電光效應，我們進一步研究非局域線性電光效應，由此提出一個可用於入射光方向任意、外加電場方向任意，對各種點群對稱性晶體都適用的非局域線性電光效應耦合波理論。因為自旋流調控聯繫到光角動量和光力問題，我們研究了相關課題。