Fu-Kane 模型下的自旋幫浦

Abstract

本篇論文旨在探討Fu and kane所建立的一維自旋幫浦模型。此模型是用以描述在反鐵磁性材料所構成的一維直鏈上經由交錯變動的電磁場作用可在其上產生自旋流。透過不同邊界條件的設定，我們將分析在鏈上的自旋與電荷分布情形。在週期性邊界條件中，我們可以利用傅氏轉換得到能譜在Brillouin zone中的情形，並且分析系統參數對於能譜所產生的影響。在開放性的邊界條件中，我們將此模型利用矩陣對角化的方式得到其在實空間中的矩陣，並且得到在此交錯變動的電磁場作用下電荷與自旋的分布情形。在受電磁場作用的直鏈兩端分別加上不受電磁場作用的兩段具有相同結構的直鏈，在電磁場的作用下，直鏈上將產生自旋流，但不產生電荷流，而不同自旋方向的電子將朝相反方向移動，在經此電磁場的一次循環作用後，朝相反方向移動的自旋，會分別進入兩端外加的直鏈中，並且呈現量子化的情形。