Магнитные блоховские состояния электронов, магнитооптика и электронный транспорт в низкоразмерных полупроводниковых решеточных структурах спинтроники

• Автор: Солнышкова, Людмила Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 113 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Цели и задачи работы
Методы исследования
Научная новизна диссертации
Практическая значимость результатов работы
Основные положения, выносимые на защиту
Личный вклад автора
Апробация результатов работы
Публикации автора
Структура и объем диссертации
Глава 1. Квантовые состояния двумерного электрона с учетом спин-
орбитального взаимодействия
1Л Гетероструктуры на основе СаАэ/АШаАБ
1.2 Спектр и волновые функции электрона с учетом спин-орбитального
взаимодействия
1.3 Магнитные состояния двумерного электрона в модели Рашба
1.4 Магнитные блоховские состояния носителей в двумерных
периодических решеточных структурах с СО взаимодействием
Дрессельхауза
Глава 2. Транспортные свойства носителей в двумерных периодических
структурах и-типа со спин-орбитальным взаимодействием
2.1 Квантовый эффект Холла в двумерных полупроводниковых
решеточных структурах спинтроники

2.2 Квазиклассическая динамика электрона в магнитной подзоне Ландау
Глава 3. Влияние спин-орбитального взаимодействия на магнитопоглощение в полупроводниковых гетероструктурах со сверхрешеткой
3.1 Поглощение электромагнитных волн решеткой квантовых точек в сильном магнитном поле (обзор)
3.2 Оптические переходы на уровнях Ландау, расщепленных периодическим потенциалом в модели Рашба
Глава 4. Высокочастотный транспорт, магнитооптические эффекты Керра и Фарадея в 2БЕО со спин-орбитальным взаимодействием в гетеропереходе с поверхностной сверхрешеткой
4.1 Электродинамический отклик системы на воздействие излучения терагерцового диапазона
4.2 Об эффектах Керра и Фарадея при воздействии терагерцового излучения на сверхрешетку с СО взаимодействием
4.3 Квантовые состояния двумерного электрона в модели Рашба в скрещенных взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРА ТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
На протяжении последних лет наблюдается интенсивное развитие разделов физики, электроники и нанотехнологий, связанных с исследованием и перспективами практического применения нового класса эффектов, относящихся к совместным проявлениям зарядовых и спиновых степеней свободы. Как известно, главным объектом электроники является только электронная или зарядовая степень свободы. По аналогии с электроникой, новый раздел физики конденсированного состояния вещества, исследующий синтез свойств спина (магнитного момента) и электронного переноса в твердотельных структурах, получил название «спинтроника». Следует отметить, что структурами с собственной сильной намагниченностью не исчерпывается весь класс магнитно-активных систем. Еще одним фундаментальным эффектом, проявляющим себя подобно влиянию магнитного поля, является спин-орбитальное (СО) взаимодействие в газе носителей, роль которого в последние годы стала привлекать все больше внимания. Дело в том, что наличие в материале нескомпенсированного магнитного момента и, соответственно, использование для управления им внешнего магнитного поля не всегда удобно с технологической точки зрения.
Одними из широко исследуемых и достаточно перспективных
полупроводниковых структур спинтроники являются двумерные
поверхностные сверхрешетки. Так, теоретическому и экспериментальному
исследованию квантовых состояний носителей в данных структурах,

'ЛГ+|АІ
п = п'-1, нижняя диагональ:

,е ' р е 2р
/ Л1/2 (

2РУ

1+ А
-е р -е 2р
ґ 1/2

ч2Я

г л яг

Поскольку матрица гамильтониана Й эрмитова, матричные элементы блока
5-5+1
совпадают с элементами блока В*
На рис. 1.4а и рис. 1.4Ь показана зависимость положения магнитных подзон электрона от величины напряженности внешнего магнитного поля, пропорциональной числу квантов магнитного потока р/q. В первом случае (рис. 1.4а) система представляет собой 213 электронный газ в гетеропереходе АЮаЛБ /СаА? с поверхностной сверхрешеткой с периодом а = 80 пт и амплитудой периодического потенциала У0 = 1 те У. Данная структура в расчетах характеризуется малым значением константы СО взаимодействия Дрессельхауза /? = 1.0-10~пеУ-т и относительно малым значением g-фактора Ландэ £ = -0.44. Эффективная масса электрона в структуре
АЮэАб / ваАз была выбрана равной т = 0.067т(). Параметры другой системы (рис. 1.4Ь) соответствуют гетероструктуре ваАз / 1п023Са077Аз, где константа Дрессельхауза и g-фaктop достигают значений /? = 1.0-10 "еУ-т и £ = -4.0 соответственно. Эффективная масса электрона в 1п023Са077Аз
выбрана равной т = 0.05т0. В обоих случаях показано расщепление четырех
низших уровней энергии электрона с гамильтонианом Н0 на магнитные подзоны. Точками большего размера показано положение уровней энергии Е0 и Д+ в отсутствие периодического потенциала сверхрешетки.