近日，中科院物理所研究员戴希、方忠，副研究员姚裕贵和香港大学的张富春教授合作在自旋霍尔效应上开展了深入的研究，并取得了一些创新成果。他们利用k·p方法，仔细计算了空穴型掺杂的半导体量子陉的自旋霍尔系数，发现当掺杂浓度和自旋轨道耦合常数满足某种特定的关系时，体系的自旋霍尔系数会突然改变符号。这种随着空穴浓度或者自旋轨道耦合系数的改变而突然变号的性质，是内秉自旋霍尔效应所特有的奇异性质。利用这一有趣的特性，可以设计实验来验证实验上观测到的自旋霍尔效应是否是内秉的特性，同时还可以利用这一特性设计出新的自旋电子学器件。相关的研究结果已经发表在美国《物理评论快报》上(Phys.Rev.Lett.96, 086802 (2006))。该工作得到了国家自然科学基金委、中科院“百人计划”、中科院知识创新工程等的资助。     1879年Edwin Hall观测到霍尔(Hall)效应之后，霍尔(Hall)效应的测量成为金属和半导体物理中一个重要的研究手段。通过对霍尔(Hall)效应的研究，可以揭示出许多固体内部电子态以及相互作用的特性。普通的霍尔效应被发现以后，一百多年来，反常霍尔效应、整数霍尔效应、分数霍尔效应、自旋霍尔效应和轨道霍尔效应等相继被发现，并构成了一个庞大的霍尔效应家族，其中整数霍尔效应和分数霍尔效应的发现者分别在1985年和1998年获得诺贝尔奖。在我们大家熟知的普通霍尔效应中，若在外加磁场条件下在导体中通电流，则载流子在垂直于磁场和电场的第三个方向上将会产生一个横向的运动，这个横向运动就产生平常的霍尔电流。自旋霍尔效应是一个新型的霍尔效应，是目前凝聚态领域中一个相当热门的研究方向，由于相对论效应自旋轨道耦合作用的存在，人们发现在这样的体系中，一个纵向加载的电场除了产生纵向电流以外，还会在垂直于电场的方向上产生自旋流，这个现象就是自旋霍尔效应。在不外加磁场条件下即使是在非磁性材料中，也可以利用这种效应可产生自旋流，这种自旋流在自旋电子学领域将有着广泛的应用。因此研究自旋霍尔效应不仅促进量子理论的发展(事实上关于内秉自旋霍尔机制的量子理论仍在发展之中)；同时也必将推动新的技术进步，比如可利用它的原理设计新型自旋电子学器件。(物理所）