高溫超導自旋霍爾效應研究

《高溫超導自旋霍爾效應研究》是依託上海套用技術大學，由趙宏偉擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：高溫超導自旋霍爾效應研究
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：趙宏偉
• 依託單位：上海套用技術大學

項目摘要

電子自旋對信息技術的潛在影響和對基本問題的挑戰，使其成為凝聚態物理一個非常活躍的領域。電子自旋的產生、操控及檢測是自旋電子學領域的關鍵問題。在各種針對自旋的產生及操控方面的探索中，把電子自旋及其角動量進行耦合的自旋-軌道耦合作用值得引起足夠的注意。在一個自旋-軌道耦合系統里，會產生一個垂直於電場的的自旋流，稱之為自旋霍爾效應。近期，相關實驗在金屬鋁的超導轉變溫度附近直接測量出了自旋霍爾效應。上述結果進一步證實了自旋-軌道耦合作用與自旋霍爾效應內在機制的關係。本項目基於前期的研究成果發現，高溫超導體混合態也具有自旋-軌道耦合作用，並且比金屬超導體強得多，所以將會產生更加明顯的自旋霍爾效應。同時其觀測溫度比金屬超導高，更有利於實驗的觀察、操作和控制。由此可見，深入開展高溫超導自旋霍爾效應的研究和探索，有利於闡明自旋霍爾效應的內在機制以及相關實驗方法的改進。

結題摘要

本課題基於Bogoliubov-de Gennes理論，分別研究了自旋軌道耦合相互作用對不同摻雜度高溫超導體渦旋電荷符號和局域態密度的影響。在反鐵磁序與d波超導電性具有相互競爭作用的有效模型哈密頓量中引入自旋軌道耦合項，通過自洽求解實現模型哈密頓量對角化；以研究自旋軌道耦合作用對不同摻雜水平的高溫超導體中反鐵磁性、渦旋電荷分布及渦旋芯處局域態密度的影響。研究發現，自旋軌道耦合能夠使準粒子的自旋簡併劈裂並誘導一個自旋倒易過程，該過程能夠產生一個自旋向上和自旋向下隧道之間的轉換。從而可以引起渦旋芯處的一個雙峰態密度譜和渦旋電荷符號的改變。該結果可以解釋掃描隧道顯微鏡實驗的YBa2Cu3O7−x微分電導譜和核磁共振實驗中的反鐵磁序和電荷序共存現象。 本課題已按照項目研究計畫完成了相關研究內容，達到了預期的研究成果。已發表論文一篇，已投稿論文一篇。