Topologische Spinpumpen: Der Effekt der Spinrotation auf Quantumpumpen

Wir haben halbsäkulare kinetische Gleichungen für verschiedene spin-korrelierte Pumpphänomene aufgestellt, die adiabatische Spinrotation in den Wellenfunktionen berücksichtigen. Wir verwenden diese Technik, um topologische Pumpen zu untersuchen und veranschaulichen das Spinpumpen in einigen Modellen, in denen verschiedene Spin-Konfigurationen oder topologische Motoren adiabatische Pumpen antreiben. Im Rashba-Modell stellen wir fest, dass eine topologische Spinpumpe von einem Meron mit positiver einhalb Skyrmionladung angetrieben wird, deren Größe durch extern angelegte Tore oder Zeemanfelder kontrolliert werden kann. Im Dresselhaus-Modell hingegen werden Elektronenspin von einem negativen Meron herausgepumpt. Wir untersuchen die Auswirkungen von Zeemanfeldern auf das topologische Spinpumpen und die Reaktionen von Fermiseen in verschiedenen topologischen Pumpen. Die Phänomene des topologischen Pumpens werden der Strahltrennung von Elektronen in Anwesenheit von Spinrotation oder topologischer Stern-Gerlach-Trennung zuschrieben und treten in einer transversalen Richtung auf, entlang derer die Ladungspumpströme entweder verschwinden oder vernachlässigbar sind. Die hier etablierten Transportgleichungen könnten auch auf die Studien zum anomalem Hall-Effekt und Spin-Hall-Effekt angewendet werden, wie in einem der Anhänge demonstriert. Alle Ergebnisse werden in einer adiabatischen Erweiterung erhalten.