Эффекты спин-орбитального взаимодействия в двумерном электронном газе

• Автор: Тарасенко, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 102 с.

Оглавление
Введение

1 Влияние спинового расщепления на осцилляции Шубникова -

де Гааза

1.1 Введение

1.2 Эффект Шубникова - де Гааза в двумерных системах (обзор)

1.3 Интерференция линейных по к слагаемых в магнитоосцилляцион-

ных явлениях

1.4 Влияние зеемановского расщепления на спектр и амплитуду осцилляции

1.5 Краткие итоги

2 Монополярная оптическая ориентация электронных спинов

в квантовых ямах
2.1 Введение
2.2 Внутризонное поглощение света (обзор)
2.3 Оптическая ориентация при внутриподзонных переходах
2.4 Оптическая ориентация при межподзонных переходах
2.5 Краткие итоги

3 Спин-галъванический эффект
3.1 Введение
3.2 Симметрийный анализ
3.3 Спин-гальванический эффект, вызванный монополярной оптической ориентацией
3.4 Краткие итоги
4 Циркулярный фотогальванический эффект
4.1 Введение
4.2 Теория ЦФГЭ для межподзонных переходов
4.3 Квантовые ямы С3 симметрии. Нормальное падение света
4.4 Квантовые ямы Сг„ симметрии. Наклонное падение света
4.5 Краткие итоги
Заключение
Список литературы

Введение
Современная физика полупроводников — это прежде всего физика полупроводниковых низкоразмерных систем (наноструктур) [1, 2]. В наноструктурах движение свободных носителей заряда ограничено в одном или нескольких направлениях, что приводит к эффектам размерного квантования, кардинально изменяющим энергетические спектры носителей заряда, фононов и других квазичастиц. Перестройка спектра существенным образом отражается на оптических и транспортных свойствах структур, а также приводит к возникновению целого ряда новых физических явлений. Важным преимуществом наноструктур является возможность управления свойствами системы путем изменения геометрических размеров и конфигурации нанообъектов. Благодаря успехам технологии и, прежде всего, метода молекулярно-лучевой эпитаксии, появляется возможность конструирования полупроводниковых структур с заданными параметрами и свойствами (так называемая квантово-механическая инженерия). Открываются перспективы для создания приборов электроники, основанных на качественно новых эффектах.
В последние годы в физике низкоразмерных систем все возрастающий интерес вызывают спиновые явления. Пониженная по сравнению с объемными материалами симметрия наноструктур допускает существование новых спиновых эффектов, которые невозможны в объемных материалах. Эффективный гамильтониан двумерных систем на основе полупроводников с решеткой цинковой обманки содержит линейные по волновому вектору слагаемые, которые отсутствуют в спек-

Глава
Монополярная оптическая ориентация электронных спинов в квантовых ямах
2.1 Введение
Поглощение циркулярно поляризованного света в полупроводниках может приводить к спиновой поляризации фотовозбужденных носителей. Это явление оптической ориентации хорошо известно для межзопных переходов в объемных полупроводниках и наноструктурах [2, 3]. При межзонном возбуждении циркулярно поляризованным светом прямые оптические переходы из валентной зоны в зону проводимости возможны только с изменением углового момента электрона на ±1. Эти правила отбора приводят к ориентации фотовозбужденных носителей по спину. Направление и степень спиновой ориентации зависят от направления распространения света и степени его циркулярной поляризации.
Впервые возможность оптической ориентации свободных электронов в полупроводнике продемонстрирована в работе [46] методом ядерного магнитного резонанса. Ядра 2981 в кристалле кремния поляризовались благодаря сверхтонкому взаимодействию с оптически ориентированными электронами. В последующие годы для изучения оптической ориентации электронов в полупроводниках и полу-