原文已作为Editors' Suggestion发表
Received 19 April 2021;
online 18 June 2021
Editors' Suggestion
Generalized Rashba Coupling Approximation to a Resonant Spin Hall Effect of the Spin–Orbit Coupling System in a Magnetic Field
Rui Zhang (张蕊)，Yuan-Chuan Biao (彪元川)，Wen-Long You (尤文龙)，Xiao-Guang Wang (王晓光)，Yu-Yu Zhang (张瑜瑜)，and Zi-Xiang Hu (胡自翔)
Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (7): 077304
文章亮点
研究磁场下二维电子气中的Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合系统，发现其哈密顿量与量子光学中的拉比模型的相似性，首次提出一种解析近似方法，找到新的平移相干态表象下的可解哈密顿量，更加准确地计算了自旋流和自旋霍尔电导的共振发散现象。
研究背景
在凝聚态系统中，Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合普遍同时存在于同一材料中，但理论上由于系统的希尔伯特空间不封闭，无法给出严格解析解。因此，大多数情况下只考虑其中一种相互作用的物理效应。
内容简介
最近，重庆大学张瑜瑜副教授和胡自翔教授研究组，与浙江大学王晓光教授和南京航空航天大学尤文龙教授合作，考虑磁场下的二维电子气的两种自旋轨道耦合作用时，发现其哈密顿量与量子光学中各项异性量子拉比模型非常相似。该工作提出了一种拓展的Rashba耦合近似方法，在新的平移相干态表象下，Dresselhaus耦合作用能够自动消失，从而得到可解的重整化有效哈密顿量。解析的朗道能谱在较宽的耦合强度范围内均与数值结果吻合地比较好，从而证明了这种解析方法的有效性。进而，在电场下更准确地计算了自旋流和自旋霍尔电导，发现自旋霍尔电导共振发散的磁场强度随着Dresselhaus作用的增强而减小。同时，系统出现了电荷霍尔电导平台，表明进入费米能下的能级与外磁场和两种耦合作用强度有关。
研究意义和重要性
这种拓展的Rashba耦合近似方法抓住了自旋轨道耦合作用对系统波函数位置畸变的物理本质，使得每个朗道态的谐振子波函数中心位置发生平移，原来的Fock态表示失效，这就产生了平移相干态。该工作提供了一种简易高效的解析方法，不仅能够更有效地考虑两种自旋轨道耦合作用与磁场塞曼分裂的竞争机制，而且将来可应用到二维电子气中的分数量子霍尔效应和自旋电子学研究中。
原文链接：http://cpl.iphy.ac.cn/10.1088/0256-307X/38/7/077304
原文刊载于【Chinese Physics Letters】公众号
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