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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.76.2009.tde-11092009-145126
Document
Auteur
Nom complet
Marco Antonio de Oliveira Hachiya
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Carlos, 2009
Directeur
Jury
Menezes, Jose Carlos Egues de (Président)
Silva, Erasmo Assumpção de Andrada e
Xavier, Jose Candido
Titre en portugais
Efeito Hall de spin em poços quânticos com acoplamento spin-órbita inter-subbanda
Mots-clés en portugais
Spintrônica . Efeito Hall de spin . Interação spin-órbita
Resumé en portugais
A partir da teoria de resposta linear (formalismo de Kubo) calculamos a condutividade de spin $\sigma_^$ para um gás bidimensional de elétrons formado num poço quântico com duas subbandas devido a atuação de um novo tipo de interação spin-órbita [Bernardes et al. \textit{Phys. Rev. Lett.} \textbf, 076603 (2007) \& Calsaverini \textit{et al}. \textit{Phys. Rev. B} \textbf, 155313 (2008)]. Este novo termo é não-nulo mesmo em estruturas simétricas e surge devido ao acoplamento entre os estados confinados no poço de paridades diferentes. Encontramos um valor para $\sigma_^$ não-nulo e não-universal (dependente da intensidade do acoplamento $\eta$) quando somente uma das subbandas está ocupada, ao contrário de Rashba. Para encontrarmos valores realistas para $\sigma_^$, determinamos $\eta$ via cálculo autoconsistente. Esse cálculo é executado para diferentes valores de densidade eletrônica em poços simples e duplos. Obtivemos que $\sigma_^$ possui um comportamento não-monótono e sofre inversão de sinal como função da energia de Fermi (densidade de elétrons) conforme ela varia entre as duas subbandas. Contudo nossos resultados indicam que a condutividade Hall de spin é muito pequena $\left(``\ll \frac{8\pi}"ight)$ nesses sistemas (poços simples e duplos) e possivelmente não mensurável.
Titre en anglais
Spin Hall effect in quantum wells with intersubband spin-orbit coupling
Mots-clés en anglais
Spintronics . Spin Hall Effect . Spin-orbit interaction.
Resumé en anglais
Using the Kubo linear response theory, we investigate spin Hall conductivity $\sigma_^$ in a two-dimensional electron gas in quantum wells with two subbands, when intersubband-induced spin-orbit coupling is operative [Bernardes et al. \textit{Phys. Rev. Lett.} \textbf, 076603 (2007) \& Calsaverini \textit{et al}. \textit{Phys. Rev. B} \textbf, 155313 (2008)]. This new spin-orbit term is non-zero even in symmetric structures and it arises from the distinct parity of the confined states. We find non-zero and non-universal $\sigma_^$ (dependent on spin-orbit coupling strength $\eta$) when only one of the subbands is occupied. This is in contrast to the Rashba spin-orbit interaction for which $\sigma_^$ is identically zero. To obtain realistic values for $\sigma_^$, we develop a self-consistent scheme to calculate $\eta$. We performed this calcultion for different values of the eletronic density in single and double wells. We find that $\sigma_^$ shows a non-monotonic behavior and a sign change as the Fermi energy (carrier density) varies between the two subband edges. However, our results indicate that $\sigma_^$ is extremely small $\left(``\ll \frac{8\pi}"ight)$ and possibly not measurable.
 
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Date de Publication
2009-09-22
 
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