单层石墨Rashba效应的产生机制研究

单层石墨已经显示了许多特殊特性：非常长的平均自由程及与此相对应的良好导电性；导电电子的微小等效质量及与此相对应的室温量子霍尔效应。如果能在单层石墨中引入自旋轨道耦合并产生Rashba能带劈裂，则可望操纵单层石墨中的自旋流从而产生不需要外加磁场的自旋电子学功能。纯单层石墨仅有微小的自旋轨道耦合。对于Ni(111)基板上的单层石墨，其高达225 meV的Rashba劈裂之发现吸引了许多研究者围绕单层石墨及其中的自旋轨道耦合进行了大量的工作。在日本广岛大学，我们使用氦灯光源，在graphene/Ni(111)体系中观测到了高达100 meV的Rashba分裂。随后，在日本光子工厂，利用同步辐射光进行了相同实验。未观察到Rashba分裂。为了探究实验结果差异是否来源于光源与样品的几何配置变化，我们在广岛大学采用与光子工厂的同样几何配置重新进行了氦灯光源自旋分辨光电子谱实验，再一次观察到了高达300 meV的Rashba劈裂，所以，光源几何配置及光源偏振性不是实验结果差异的主要原因，样品制备条件的差异可能是得到不同结果的关键。我们对graphene/Ni(111)，graphene/Au(111)，graphene/Ag(111)系统进行了第一性原理计算。结果显示，graphene/Ni(111)体系中仅有meV量级的Rashba劈裂，而在graphene/Au(111)体系发现了高达100 meV的Rashba劈裂。其原因可以解释为C 2p 和Au 5d 能级能量的匹配及由此引起的较强轨道杂化。我们对SiC晶面上单层石墨生长初期进行了STM观测，发现了在Zigzag和Armchair边上由于不同对称破坏而导致的超结构。我们成功地实现了通过掺杂对拓扑绝缘体费米能级的调控。成功地制备了具有室温铁磁性的磁性掺杂拓扑绝缘体，成功地通过对费米能级的调控实现了对铁磁性的调控并进行了输运特性研究。在上海、北京、合肥同步辐射光源进行了掺杂拓扑绝缘体的衍射、吸收谱精细结构及光电子谱测量，研究了掺杂对晶体结构的影响及磁性杂质的近邻结构。观察了居里温度及pd相互作用与载流子密度之间的关系。我们进行了不同厚度铅薄膜的角度分辨光电子谱研究，发现铅薄膜的晶体结构不是fcc结构，而应该是hcp结构且自旋轨道耦合在决定费米面拓扑形状和能带结构中起重要作用。

自旋电子学（spintronics）器件可以通过与电子自旋相关联的量子效应产生一些新奇的功能，其应用前景及重要性可以由前年获得诺贝尔物理学奖的巨磁电阻效应（GMR,一种典型的自旋电子学效应）得到说明。单层石墨（graphene）中的传导电子已经向我们展示了许多新奇的特性，如相对论运动特性、零有效质量、室温量子霍耳效应等。最近的理论及实验研究显示，graphene/Ni(111)体系很可能是一个完美的自旋电子学材料。本工作拟对此体系开展X射线磁圆二色(XMCD)及自旋分辨光电子谱研究。研究的重点将放在碳2p电子与镍3d电子间的杂化对单层石墨中电子自旋及自旋轨道相互作用的影响。本工作将从自旋、轨道磁矩相关的电子状态这个最基本层面出发，检验graphne/Ni(111)体系是不是一个理想的电子自旋滤波材料、确认其中Rashba效应的有无、解释其产生机制并对已有的实验结果给出本质的解释。

那么，为什么会产生人际上、学习上的耦合效应呢？经研究，一般认为有如下几个原因：

一是耦合的联动作用。在一个群体中，个体之间是有耦合的，耦合的越紧密，联动的作用就越大。学习的本质也是一种互动，这种互动包括人际互动、社会互动，也包括自我互动即内部的我与自己对话。这种互动，很重要的是班级耦合的结果，没有这种班级耦合，互动就会发生困难，学习也不可能进步。可见，耦合效应的产生与耦合的联动作用分不开的。

二是耦合的情感作用。一般来说，人际间只要有耦合就会作出情感上的反应。心理学家李雷从几千份人际关系的研究报告中，归纳出了人际耦合的八种情感反应：即由一方发出的管理、指挥、指导、劝告、教育等态度和行为，会导致另一方的尊敬、服从；由一方发出的同意、合作、友好等态度和行为，会导致另一方的协助、温和；由一方发出的帮助、支持、同情等态度与行为，会导致另一方的信任、接受；由一方发出的尊敬、信任、赞扬、求援等态度和行为，会导致另一方的劝导、帮助；由一方发出的害羞、礼貌、服从等态度和行为，会导致另一方的骄傲、控制；由一方发出的反抗、怀疑等态度和行为，会导致另一方的惩罚、拒绝；由一方发出的攻击、惩罚等态度和行为，会导致另一方的敌对、反抗；由一方发出的激烈、拒绝、夸大等态度和行为，会导致另一方的不信任、自卑。在人际互动中可能按此八种模式进行反应，也可能按此外的其他模式进行反应，但有一点从中可见，人际耦合的反应是情感因素左右的。赋之于积极的得到的将是积极的反应。这是不是过去我们讲的“近朱者赤，近墨者黑”呢？可见，耦合效应是情感因素作用的结果。 解读词条背后的知识 星思考 通过故事和案例，对各种理论、定律、效应、法则和现象进行深度解读，力求浅显易懂，引领思考。

容易忽略的“耦合效应”现象

在生活当中，我们一定不能忽略耦合效应。 我们不但要努力制造良好的耦合效应，也要学会识别负面的耦合效应。

物质的磁效应具有基础研究的意义，它提供了物质结构、物质内部各种相互作用以及由此引起的各种物理性能相互联系的丰富信息。例如磁光效应可用来探测磁性物质内磁性电子的跃迁及其能级；磁电效应则反映传导电子与导致宏观磁性的电子之间的相互作用。磁效应在技术应用中已经或正在获得重要应用，为各种需要提供了性能优良的新器件、新材料和新手段。 如磁-力效应与磁声效应分别用于制造电声换能器及延迟线；磁光效应被用于观察磁化强度的分布，研制磁光器件及磁光存储器件；顺磁盐或核磁的绝热退磁为获得超低温的有效手段；磁电阻效应则用于检测磁场而制成新型磁头及磁泡检测器。在工程技术上有特殊应用的恒弹性材料及低膨胀系数材料则基于磁-力效应及磁热效应,均与磁致伸缩效应有关。

压电效应（英语：Piezoelectricity），是电介质材料中一种机械能与电能互换的现象。压电效应有两种，正压电效应及逆压电效应。压电效应在声音的产生和侦测，高电压的生成，电频生成，微量天平（英语：microbalance），和光学器件的超细聚焦有着重要的运用。

1880年皮埃尔·居里和雅克·居里兄弟发现电气石具有压电效应。1881年，他们通过实验验证了逆压电效应，并得出了正逆压电常数。1910年，德国物理学家沃德马·沃伊特发表著作《晶体物理学教科书》（Lehrbuch der Kristallphysik，Textbook on Crystal Physics）。这本书描述了20种能够产生压电效应的自然晶体，并且用张量分析来严格定义压电常数。