單層石墨Rashba效應(yīng)的產(chǎn)生機制研究

單層石墨已經(jīng)顯示了許多特殊特性：非常長的平均自由程及與此相對應(yīng)的良好導(dǎo)電性；導(dǎo)電電子的微小等效質(zhì)量及與此相對應(yīng)的室溫量子霍爾效應(yīng)。如果能在單層石墨中引入自旋軌道耦合并產(chǎn)生Rashba能帶劈裂，則可望操縱單層石墨中的自旋流從而產(chǎn)生不需要外加磁場的自旋電子學(xué)功能。純單層石墨僅有微小的自旋軌道耦合。對于Ni(111)基板上的單層石墨，其高達225 meV的Rashba劈裂之發(fā)現(xiàn)吸引了許多研究者圍繞單層石墨及其中的自旋軌道耦合進行了大量的工作。在日本廣島大學(xué)，我們使用氦燈光源，在graphene/Ni(111)體系中觀測到了高達100 meV的Rashba分裂。隨后，在日本光子工廠，利用同步輻射光進行了相同實驗。未觀察到Rashba分裂。為了探究實驗結(jié)果差異是否來源于光源與樣品的幾何配置變化，我們在廣島大學(xué)采用與光子工廠的同樣幾何配置重新進行了氦燈光源自旋分辨光電子譜實驗，再一次觀察到了高達300 meV的Rashba劈裂，所以，光源幾何配置及光源偏振性不是實驗結(jié)果差異的主要原因，樣品制備條件的差異可能是得到不同結(jié)果的關(guān)鍵。我們對graphene/Ni(111)，graphene/Au(111)，graphene/Ag(111)系統(tǒng)進行了第一性原理計算。結(jié)果顯示，graphene/Ni(111)體系中僅有meV量級的Rashba劈裂，而在graphene/Au(111)體系發(fā)現(xiàn)了高達100 meV的Rashba劈裂。其原因可以解釋為C 2p 和Au 5d 能級能量的匹配及由此引起的較強軌道雜化。我們對SiC晶面上單層石墨生長初期進行了STM觀測，發(fā)現(xiàn)了在Zigzag和Armchair邊上由于不同對稱破壞而導(dǎo)致的超結(jié)構(gòu)。我們成功地實現(xiàn)了通過摻雜對拓撲絕緣體費米能級的調(diào)控。成功地制備了具有室溫鐵磁性的磁性摻雜拓撲絕緣體，成功地通過對費米能級的調(diào)控實現(xiàn)了對鐵磁性的調(diào)控并進行了輸運特性研究。在上海、北京、合肥同步輻射光源進行了摻雜拓撲絕緣體的衍射、吸收譜精細結(jié)構(gòu)及光電子譜測量，研究了摻雜對晶體結(jié)構(gòu)的影響及磁性雜質(zhì)的近鄰結(jié)構(gòu)。觀察了居里溫度及pd相互作用與載流子密度之間的關(guān)系。我們進行了不同厚度鉛薄膜的角度分辨光電子譜研究，發(fā)現(xiàn)鉛薄膜的晶體結(jié)構(gòu)不是fcc結(jié)構(gòu)，而應(yīng)該是hcp結(jié)構(gòu)且自旋軌道耦合在決定費米面拓撲形狀和能帶結(jié)構(gòu)中起重要作用。

自旋電子學(xué)（spintronics）器件可以通過與電子自旋相關(guān)聯(lián)的量子效應(yīng)產(chǎn)生一些新奇的功能，其應(yīng)用前景及重要性可以由前年獲得諾貝爾物理學(xué)獎的巨磁電阻效應(yīng)（GMR,一種典型的自旋電子學(xué)效應(yīng)）得到說明。單層石墨（graphene）中的傳導(dǎo)電子已經(jīng)向我們展示了許多新奇的特性，如相對論運動特性、零有效質(zhì)量、室溫量子霍耳效應(yīng)等。最近的理論及實驗研究顯示，graphene/Ni(111)體系很可能是一個完美的自旋電子學(xué)材料。本工作擬對此體系開展X射線磁圓二色(XMCD)及自旋分辨光電子譜研究。研究的重點將放在碳2p電子與鎳3d電子間的雜化對單層石墨中電子自旋及自旋軌道相互作用的影響。本工作將從自旋、軌道磁矩相關(guān)的電子狀態(tài)這個最基本層面出發(fā)，檢驗graphne/Ni(111)體系是不是一個理想的電子自旋濾波材料、確認其中Rashba效應(yīng)的有無、解釋其產(chǎn)生機制并對已有的實驗結(jié)果給出本質(zhì)的解釋。

那么，為什么會產(chǎn)生人際上、學(xué)習(xí)上的耦合效應(yīng)呢？經(jīng)研究，一般認為有如下幾個原因：

一是耦合的聯(lián)動作用。在一個群體中，個體之間是有耦合的，耦合的越緊密，聯(lián)動的作用就越大。學(xué)習(xí)的本質(zhì)也是一種互動，這種互動包括人際互動、社會互動，也包括自我互動即內(nèi)部的我與自己對話。這種互動，很重要的是班級耦合的結(jié)果，沒有這種班級耦合，互動就會發(fā)生困難，學(xué)習(xí)也不可能進步?？梢姡詈闲?yīng)的產(chǎn)生與耦合的聯(lián)動作用分不開的。

二是耦合的情感作用。一般來說，人際間只要有耦合就會作出情感上的反應(yīng)。心理學(xué)家李雷從幾千份人際關(guān)系的研究報告中，歸納出了人際耦合的八種情感反應(yīng)：即由一方發(fā)出的管理、指揮、指導(dǎo)、勸告、教育等態(tài)度和行為，會導(dǎo)致另一方的尊敬、服從；由一方發(fā)出的同意、合作、友好等態(tài)度和行為，會導(dǎo)致另一方的協(xié)助、溫和；由一方發(fā)出的幫助、支持、同情等態(tài)度與行為，會導(dǎo)致另一方的信任、接受；由一方發(fā)出的尊敬、信任、贊揚、求援等態(tài)度和行為，會導(dǎo)致另一方的勸導(dǎo)、幫助；由一方發(fā)出的害羞、禮貌、服從等態(tài)度和行為，會導(dǎo)致另一方的驕傲、控制；由一方發(fā)出的反抗、懷疑等態(tài)度和行為，會導(dǎo)致另一方的懲罰、拒絕；由一方發(fā)出的攻擊、懲罰等態(tài)度和行為，會導(dǎo)致另一方的敵對、反抗；由一方發(fā)出的激烈、拒絕、夸大等態(tài)度和行為，會導(dǎo)致另一方的不信任、自卑。在人際互動中可能按此八種模式進行反應(yīng)，也可能按此外的其他模式進行反應(yīng)，但有一點從中可見，人際耦合的反應(yīng)是情感因素左右的。賦之于積極的得到的將是積極的反應(yīng)。這是不是過去我們講的“近朱者赤，近墨者黑”呢？可見，耦合效應(yīng)是情感因素作用的結(jié)果。 解讀詞條背后的知識 星思考 通過故事和案例，對各種理論、定律、效應(yīng)、法則和現(xiàn)象進行深度解讀，力求淺顯易懂，引領(lǐng)思考。

容易忽略的“耦合效應(yīng)”現(xiàn)象

在生活當(dāng)中，我們一定不能忽略耦合效應(yīng)。 我們不但要努力制造良好的耦合效應(yīng)，也要學(xué)會識別負面的耦合效應(yīng)。

物質(zhì)的磁效應(yīng)具有基礎(chǔ)研究的意義，它提供了物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)內(nèi)部各種相互作用以及由此引起的各種物理性能相互聯(lián)系的豐富信息。例如磁光效應(yīng)可用來探測磁性物質(zhì)內(nèi)磁性電子的躍遷及其能級；磁電效應(yīng)則反映傳導(dǎo)電子與導(dǎo)致宏觀磁性的電子之間的相互作用。磁效應(yīng)在技術(shù)應(yīng)用中已經(jīng)或正在獲得重要應(yīng)用，為各種需要提供了性能優(yōu)良的新器件、新材料和新手段。 如磁-力效應(yīng)與磁聲效應(yīng)分別用于制造電聲換能器及延遲線；磁光效應(yīng)被用于觀察磁化強度的分布，研制磁光器件及磁光存儲器件；順磁鹽或核磁的絕熱退磁為獲得超低溫的有效手段；磁電阻效應(yīng)則用于檢測磁場而制成新型磁頭及磁泡檢測器。在工程技術(shù)上有特殊應(yīng)用的恒彈性材料及低膨脹系數(shù)材料則基于磁-力效應(yīng)及磁熱效應(yīng),均與磁致伸縮效應(yīng)有關(guān)。

壓電效應(yīng)（英語：Piezoelectricity），是電介質(zhì)材料中一種機械能與電能互換的現(xiàn)象。壓電效應(yīng)有兩種，正壓電效應(yīng)及逆壓電效應(yīng)。壓電效應(yīng)在聲音的產(chǎn)生和偵測，高電壓的生成，電頻生成，微量天平（英語：microbalance），和光學(xué)器件的超細聚焦有著重要的運用。

1880年皮埃爾·居里和雅克·居里兄弟發(fā)現(xiàn)電氣石具有壓電效應(yīng)。1881年，他們通過實驗驗證了逆壓電效應(yīng)，并得出了正逆壓電常數(shù)。1910年，德國物理學(xué)家沃德馬·沃伊特發(fā)表著作《晶體物理學(xué)教科書》（Lehrbuch der Kristallphysik，Textbook on Crystal Physics）。這本書描述了20種能夠產(chǎn)生壓電效應(yīng)的自然晶體，并且用張量分析來嚴格定義壓電常數(shù)。