關于自旋霍爾效應

1、量子自旋霍爾效應 量子自旋霍爾效應“量子自旋霍爾效應”[1]找到了電子自轉方向與電流方向之間的規(guī)律。利用這個規(guī)律可以使電子以新的姿勢非常有序地“舞蹈” ，從而使能量耗散很低。這種新奇的物理現象有可能給未來的信息革命帶來重大影響，電腦甚至量子計算都將隨之發(fā)生巨大改變。張首晟曾表示，“量子自旋霍爾效應”的理論研究以及產業(yè)化開發(fā)，對科學界和信息產業(yè)界來說，都將是一次大洗牌的機會。這一領域的突破所帶來的歷史機遇，對中國的基礎研究和產業(yè)界的自主創(chuàng)

2、新也都是十分難得的。希望國家有計劃地大力投入，做好戰(zhàn)略布局，瞄準這一理論預言展開更廣泛的探索，加快研究步伐，搶占自主創(chuàng)新制高點?；魻栃?classical 霍爾效應)：以二維金屬為例，我們在垂直方向加一個比較強的磁場，然后在二維金屬里沿一個方向通直流電流，然后我們會在垂直于電流，磁場的方向獲得一個電壓，這個就是經典的霍爾效應，我們稱這個電壓為橫向電壓，區(qū)別于沿電流方向的電壓，有這個橫向電場和電流我們可以定義一個霍爾電導。這些都可以在經

3、典電動力學（電磁學）的框架內解釋。Quantum Hall Effect:實驗圖像和經典的基本上一樣，只是我們測到的霍爾電導是一個個分立的值，而不是連續(xù)的值，而且隨外加磁場的變化呈現一種振蕩的變化。這個就是量子霍爾效應。量子霍爾效應是體系態(tài)密度在磁場下量子化的結果，只能在量子力學的框架下解釋。量子霍爾效應中對量子電導有貢獻的是邊界態(tài)，也就是說導電電子是在材料的邊界上走的。自旋量子霍爾效應：和霍爾效應一樣，電子在邊界上走。霍爾效應里電

4、子在某一個邊界上只沿一個方向走，但是在自旋量子霍爾效應中，每一個邊界上有兩條邊界態(tài)構成的 band，每有一個（k，+）態(tài)，那么有一個另一個 band 上對應的（-k,-）態(tài)，這兒后面的+,-代表自旋。因此電子有沿一個方向走的，也有沿反方向走的。它們數目相等，因此沒有凈電流，沒有霍爾電導。但是這兩種沿不同方向 propagating 的電子的自旋方向相反，因此有一個凈的自旋流，而且類似于霍爾效應，這個自旋流的自旋 conductance

5、也是量子化的，因此稱為自散射。并且任何塊體的非拓撲形變都不會使表面態(tài)有重大改變。而在三維體系向二維體系過渡的過程中，由于上下表面金屬態(tài)之間的隧道耦合，將打開一個隨厚度振蕩的帶隙，從而使表面態(tài)遭到破壞。表面態(tài)向完全二維體系的邊緣態(tài)演化，最終形成完全局域在表面邊緣的邊緣態(tài)。什么是自旋霍爾效應我最近在做自旋霍爾效應方面的研究。自旋霍爾效應是橫向電場作用下產生縱向自旋流的效應，這個時候可以不伴隨電荷霍爾效應的產生，實現無耗散過程，樣品不發(fā)熱。不

6、過到底這種效應存不存在（特別對于本征的情況），現在看來還是未知數。話說回來，科學的進程中本來就沒有一定的。自旋霍爾效應到最后很難說，但它確實是科學的一種嘗試。在置于磁場中的導體或半導體里通入電流，若電流與磁場垂直，則在電流與磁場都垂直的方向上會出現一個電勢差，這種現象稱為霍爾效應。什么是霍爾效應 什么是霍爾效應當電流垂直于外磁場方向通過導體時，在垂直于磁場和電流方向的導體的兩個端面之間出現電勢差的現象稱為霍爾效應，該電勢差稱為霍爾電勢差