在近五年来，中国科学院物理研究所T04组对量子自旋霍尔效应和自旋电子学开展深入研究。并取得了一系列的成果：提出自旋流产生的方法【Phys. Rev.Lett.90,258301(2003), Appl.Phys.Lett.83,1397(2003)】和自旋流探测方法【Phys.Rev.B 77,195313(2008), Appl.Phys.Lett. 93, 142107 (2008)】、给出自旋流的定义【Phys.Rev.B 72,245305(2005)】、研究自旋霍尔效应的性质【Phys.Rev.Lett. 97,066603(2006), Phys.Rev.B 75,075324(2007), Phys.Rev. B 77,115346(2008)】、发现自旋流能产生电场【Phys.Rev.B 69,054409(2004)】、以及预言有自旋轨道耦合的体系存在持续自旋流【Phys.Rev.Lett. 98,196801(2007), Phys.Rev.B 77,035327(2008)】、等等。

　　最近，该组的成员谢心澄，孙庆丰和博士生江华，成淑光在前期的工作基础上，进一步的研究了退相干对量子自旋霍尔效应的影响。他们把退相干分成二类来考虑：一类是普通退相干，即载流子仅仅丢失位相记忆，但保留自旋记忆，例如由电子-电子相互作用、电-声子相互作用等引起的退相干；另一类是自旋退相干，即载流子既丢失位相记忆也丢失自旋记忆，例如由磁性杂质，核自旋等引起的退相干。他们的研究发现：普通退相干对量子自旋霍尔效应几乎没有影响，但自旋退相干急剧影响量子自旋霍尔效应，破坏纵向电导的量子化。如图1所示，随着普通退相干变大时，纵向电阻的量子化平台几乎不变；但是当体系有自旋退相干时，纵向电阻强烈增加。由于在实验体系中，或多或少存在自旋退相干，使得纵向量子化电导平台只能在介观尺度被观测到，这很好的解说了最近的实验观测结果。再者他们发现纵向电阻随样品长度线性增加而基本上不依赖于样品宽度的变化，这些特性也与实验结果很好符合。另外，他们进一步的引入一个新的物理量，即一个新的自旋霍尔电阻，并发现该自旋霍尔电阻也能表现出量子化平台的特性。特别是，他们研究结果表明该自旋霍尔电阻的量子化平台对两种类型的退相干都不敏感（见图2）。也就是说这量子化平台在宏观样品中也能被观测到，所以它能全面反应量子自旋霍尔效应的拓扑特性。该工作最近发表在 【Physical Review Letter 103, 036803(2009)】。