Спиновые и кинетические явления в наноструктурах и графене

• Автор: Глазов, Михаил Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 311 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Спиновые эффекты Фарадея и Керра в наноструктурах

1.1 Метод “накачка-зондирование” (обзор)

1.2 Макроскопическое описание возбуждения и детектирования спиновой когерентности

1.2.1 Механизмы ориентации спинов резидентных носителей

1.2.2 Детектирование спиновой когерентности носителей заряда .

1.3 Микроскопическое описание

1.3.1 Двухуровневая модель для описания резонансного возбуждения триона

1.3.2 Управление электронными спинами с помощью оптических импульсов

1.3.3 Микроскопическое описание процессов зондирования

1.4 Краткие итоги
2 Динамика спинов электронов и ядер в квантовых точках
2.1 Особенности спиновой динамики локализованных электронов (обзор)
2.2 Резонансное спиновое усиление и синхронизация мод спиновой прецессии

2.2.1 Резонансное спиновое усиление
2.2.2 Синхронизация мод спиновой прецессии
2.3 Подстройка частот электронной спиновой прецессии, обусловленная
взаимодействием с ядрами решетки
2.4 Разгорание сигнала фарадеевского вращения
2.5 Краткие итоги
3 Спиновый шум и пространственные флуктуации спин-орбитального взаимодействия в наноструктурах
3.1 Регулярное и случайное спин-орбитальное взаимодействие. Обзор
литературы
3.1.1 Спин-орбитальное расщепление энергетического спектра . .
3.1.2 Ослабление спин-орбитального взаимодействия в структурах
низкой симметрии
3.1.3 Случайное спин-орбитальное взаимодействие
3.2 Спиновая релаксация, обусловленная случайным спин-орбитальным
взаимодействием
3.2.1 Микроскопическая модель флуктуаций спин-орбиталыюго
взаимодействия
3.2.2 Спиновая релаксация баллистических электронов
3.3 Ускорение спиновой релаксации в магнитном поле
3.4 Спиновый шум в квантовых проволоках
3.4.1 Модель
3.4.2 Спектр спинового шума
3.4.3 Спектр спинового шума при произвольных частотах

3.4.4 Спиновая динамика и спиновый шум в многоканальных квантовых проволоках
3.5 Краткие итоги
Спиновая динамика в квантовых ямах с высокой подвижностью носителей заряда
4.1 Особенности динамики спинов в высокоподвижных системах (обзор)
4.2 Влияние электрон-электронного взаимодействия на спиновую релаксацию
4.2.1 Кинетическое уравнение с учетом межчастичного взаимодействия
4.2.2 Решение кинетического уравнения. Тензор обратных времен
спиновой релаксации
4.2.3 Спиновая релаксация двумерного электронного газа
4.2.4 Сопоставление с экспериментальными данными
4.3 Проявление циклотронного движения электронов в спиновых биениях
4.3.1 Спиновые биения в нулевом магнитном поле
4.3.2 Влияние циклотронного движения электрона на спиновые биения
4.3.3 Сопоставление теории с экспериментальными данными
4.4 Резонансное спиновое усиление и анизотропная спиновая релаксация в квантовых ямах ориентации (110)
4.4.1 Спиновые биения и резонансное спиновое усиление при анизотропной релаксации
4.4.2 Сопоставление теории и эксперимента
4.5 Краткие итоги
Проанализируем также вклад в сигналы Фарадея и эллиптичности, обусловленный сдвигом энергетических уровней электронов в спин-поляризованном газе за счет обменного взаимодействия (эффект Хартри-Фока). Относительный сдвиг энергий оптических переходов в а+ и о~ поляризациях можно представить как [62]
2 (1.16) к'
где V*, - фурье-образ кулоновского потенциала взаимодействия между носителями заряда. Хартри-фоковский вклад в спиновые сигналы эллиптичности и фарадеев-ского вращения записывается в виде
£ + iJ- ос — 2iQ
/■^L r2l~f{k)---------------------------У Vk_**,(*')■ (1-17)
J (^)2(Eg + ^-fuv-ihreh)^
Расчет показывает, что для вырожденных электронов при малой степени поляризации
2i QS* F(rs) (1
°С Е0 — hui — ШГеЬ 1 + m/mh '
Здесь введен газовый параметр rs = л/2me2/(xh2kp) ~ l/(lVa|), кр- - волновой вектор электрона на поверхности Ферми, х статическая диэлектрическая проницаемость. Функция F определена согласно [62]
р, 4 _ rs ( АгсЬ(л/2/г»), rs
7Гл/|2 — т|| I arccos(V2/rs), rs > у/
Важно отметить, что в структурах с квантовыми ямами, спиновые сигналы обусловленные блокировкой переходов и обменным взаимодействием, отличаются лишь общим множителем и знаком, а их спектральное поведение одинаково. В электронном газе высокой плотности, где rs