Efekt Dresselhaus - Dresselhaus effect - Wikipedia

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: "Efekt Dresselhaus"  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Listopad 2017) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

The Efekt Dresselhaus je fenomén v fyzika pevných látek ve kterém interakce spin-orbita příčiny energetické pásma rozdělit. Obvykle je přítomen v krystal systémy chybí inverzní symetrie. Efekt je pojmenován po Gene Dresselhaus, manžel Mildred Dresselhaus, který toto rozdělení objevil v roce 1955.^[1]

Interakce spin-orbit je relativistické vazba mezi elektrické pole vyrobeno společností ion -core a výsledný dipólový moment vyplývající z relativního pohybu elektron a jeho vlastní magnetický dipól úměrný elektronu roztočit. V atomu vazba slabě rozdělí stav orbitální energie na dva stavy: jeden stav s rotací zarovnanou k orbitálnímu poli a jeden proti zarovnání. V pevné látce krystalický materiálu může být pohyb vodivých elektronů v mřížce změněn komplementárním účinkem díky vazbě mezi potenciál mřížky a rotace elektronů. Pokud krystalický materiál není centro-symetrický, asymetrie v potenciálu může upřednostňovat jednu orientaci rotace před opačnou a rozdělit energetické pásma do dílčích pásem zarovnaných a protilehlých.

The Rashba spin-orbitová vazba má podobné rozdělení energetického pásma, ale asymetrie pochází buď z hromadné asymetrie jednoosé krystaly (např wurtzite typ^[2]) nebo prostorová nehomogenita rozhraní nebo povrchu. Efekty Dresselhaus a Rashba mají často podobnou sílu při rozdělení pásma GaAs nanostruktury.^[3]

Zincblende Hamiltonian

Materiály s struktura zinkblende jsou necentrosymmetrické (tj. postrádají inverzní symetrii). Tato asymetrie hromadné inverze (BIA) nutí rušivé Hamiltonian obsahovat pouze liché pravomoci lineární hybnost. Hromadný termín Dresselhaus Hamiltonian nebo BIA je obvykle psán v této podobě:

${ displaystyle H _ { rm {D}} propto p_ {x} (p_ {y} ^ {2} -p_ {z} ^ {2}) sigma _ {x} + p_ {y} (p_ { z} ^ {2} -p_ {x} ^ {2}) sigma _ {y} + p_ {z} (p_ {x} ^ {2} -p_ {y} ^ {2}) sigma _ { z},}$

kde ${ textstyle sigma _ {x}}$, ${ textstyle sigma _ {y}}$ a ${ textstyle sigma _ {z}}$ jsou Pauliho matice související s rotací ${ textstyle mathbf {S}}$ elektronů jako ${ textstyle mathbf {S} = { tfrac {1} {2}} hbar sigma}$ (tady ${ textstyle hbar}$ je redukovaný Planckova konstanta ), a ${ textstyle p_ {x}}$, ${ textstyle p_ {y}}$ a ${ textstyle p_ {z}}$ jsou složky hybnosti v krystalografické směry [100], [010] a [001].^[4]

Při léčbě 2D nanostruktury kde je směr šířky ${ textstyle z}$ nebo [001] je konečný, Dresselhaus Hamiltonian lze rozdělit na lineární a kubický člen. Lineární Dresselhaus Hamiltonian ${ textstyle H _ { rm {D}} ^ {(1)}}$ je obvykle psáno jako

${ displaystyle H _ { rm {D}} ^ {(1)} = { frac { beta} { hbar}} ( sigma _ {x} p_ {x} - sigma _ {y} p_ { y}),}$

kde ${ textstyle beta}$ je vazebná konstanta.

Kubický termín Dresselhaus ${ textstyle H _ { rm {D}} ^ {(3)}}$ je psán jako

${ displaystyle H _ { rm {D}} ^ {(3)} = - { frac { beta} { hbar ^ {3}}} vlevo ({ frac {d} { pi}} vpravo) ^ {2} p_ {x} p_ {y} (p_ {y} sigma _ {x} -p_ {x} sigma _ {y}),}$

kde ${ textstyle d}$ je šířka materiálu.

Hamiltonián je obecně odvozen pomocí kombinace k · p teorie poruch vedle Kane model.

Viz také

• Jemná elektronická struktura
• Elektrická dipólová spinová rezonance
• Interakce spin-orbita

Reference