Периодические структуры со спин-орбитальным взаимодействием

Abstract

Исследованы квантовые состояния и спиновая поляризация в двумерном электронном газе со спин-орбитальным взаимодействием, находящемся во внешнем периодическом потенциале и в магнитном поле. Изучено влияние спин-орбитального взаимодействия Рашбы и Дрессельхауза на зонную структуру, волновые функции и распределение спиновой плотности в двумерном электронном газе, на который воздействует поле одномерной латеральной сверхрешетки. В расчетах учитывается модуляция параметра Рашбы периодическим потенциалом сверхрешетки. Решена задача Харпера—Ховштадтера для двумерного электронного газа со спин-орбитальным взаимодействием, находящегося в поле периодического двумерного потенциала и в перпендикулярном магнитном поле. Найден зонный спектр, волновые функции и распределение спиновой плотности электронного газа. С учетом спин-орбитального взаимодействия Рашбы и зеемановского расщепления при различных значениях числа квантов магнитного потока через элементарную ячейку сверхрешетки рассчитаны законы дисперсии в магнитных подзонах, спиновые плотности и средние значения спинов.

осліджено квантові стани й спінову поляризацію у двовимірному електронному газі зі спін-орбітальною взаємодією, що перебуває у зовнішньому періодичному потенціалі й у магнітному полі. Вивчено вплив спін-орбітальної взаємодії Рашби й Дрессельхауза на зонну структуру, хвильові функції й розподіл спінової щільності у двовимірному електронному газі, на який впливає поле одновимірної латеральної надгратки. Враховано модуляцію параметра Рашби періодичним потенціалом надгратки. Вирішено задачу Харпера—Ховштадтера для двовимірного електронного газу зі спін-орбітальною взаємодією, що перебуває в полі періодичного двовимірного потенціалу й у перпендикулярному магнітному полі. Знайдено зонний спектр, хвильові функції й розподіл спінової щільності електронного газу. З урахуванням спін- орбітальної взаємодії Рашби й зеєманівського розщеплення при різних значеннях числа квантів магнітного потоку через елементарну комірку надгратки розраховано закони дисперсії у магнітних підзонах, спінові щільності й середні значення спінів.

The quantum states and spin polarization in a two-dimensional electron gas with spin—orbit coupling are investigated in the presence of periodic potential and uniform magnetic field. The effect of Rashba and Dresselhaus spin—orbit coupling on electron band structure, wave functions and spin density in a two-dimensional electron gas under the action of one-dimensional periodic potential is studied. The calculations are carried out in the model with modulated Rashba constant by a periodic potential. The Harper—Hofstadter problem for two-dimensional electron gas with the Rashba spin—orbit interaction is solved. The band energy spectrum, electron wave functions, spin density and average spin distributions are investigated. The calculations are made for different values of Rashba constant and magnetic flux quanta per unit cell of the superlattice.