Магнітні властивості параболічних квантових кілець GaSb та InAs зі спін-орбітальною та електрон-електронною взаємодієюластивості параболічних квантових точок при врахуванні спін-орбітальної та електрон-електронної взаємодії
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe71.6.547Ключові слова:
квантова точка, спiн-орбiтальна взаємодiя, електрон-електронна взаємодiя, магнiтнi властивостi, намагнiченiстьАнотація
Детально представлено теоретичний розгляд впливу спiн-орбiтальної та електрон-електронної взаємодiй на квантовi точки GaSb i InAs, заповненi кiлькома електронами. Проаналiзовано вплив спiн-орбiтальної та електрон-електронної взаємодiй на магнiтнi властивостi квантових точок за низьких температур. Магнiтнi властивостi квантових точок з певним електронним заповненням виявляють рiзку змiну намагнiченостi зi змiною величини прикладеного магнiтного поля. Стрибок намагнiченостi є результатом електрон-електронної або спiн-орбiтальної взаємодiй.
Посилання
1. D. Cogan, O. Kenneth, N.H. Lindner, G. Peniakov, C. Hopfmann, D. Dalacu, P.J. Poole, P. Hawrylak, D. Gershoni. Depolarization of electronic spin qubits confined in semiconductor quantum dots. Phys. Rev. X 8, 041050 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevX.8.041050
2. C. Kloeffel, D. Loss. Prospects for spin-based quantum computing in quantum dots. Annu. Rev. Condens. Matter. Phys. 4, 51 (2013).
https://doi.org/10.1146/annurev-conmatphys-030212-184248
3. J. Saha, A. Datta Roy, D. Dey, S. Chakraborty, D. Bhattacharjee, P.K. Paul, S.A. Hussain. Investigation of fluorescence resonance energy transfer between fluorescein and rhodamine 6G. Spectrochimica Acta Part A: Mol. Biomol. Spectr. 149, 143 (2015).
https://doi.org/10.1016/j.saa.2015.04.027
4. N.-T. Chen, S.-H. Cheng, C.-P. Liu, J. Souris, C.-T. Chen, C.-Y. Mou, L.-W. Lo. Recent advances in nanoparticle-based forster resonance energy transfer for biosensing. Molecular Imaging and Drug Release Profiling. IJMS 13, 16598 (2012).
https://doi.org/10.3390/ijms131216598
5. O.S. Bauzha. Magnetic properties of quantum rings in the presence of spin-orbit and electron-electron interactions. Ukr. J. Phys. 58, 888 (2013).
https://doi.org/10.15407/ujpe58.09.0888
6. J. Hou, X.-W. Luo, K. Sun, C. Zhang. Momentum space Aharonov-Bohm interferometry in Rashba spin-orbit coupled Bose-Einstein condensates. EPL 123, 10005 (2018).
https://doi.org/10.1209/0295-5075/123/10005
7. O.S. Bauzha. Effect of spin-orbit interaction on the magneto-optical spectra of InSb quantum dots. J. NanoElectron. Phys. 6 (4), 04028 (2014).
8. S. Avetisyan, T. Chakraborty, P. Pietilainen. Magnetization of interacting electrons in anisotropic quantum dots with Rashba spin-orbit interaction. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 81, 334 (2016).
https://doi.org/10.1016/j.physe.2016.01.023
9. O.C. Bauzha, B.B. Sus', I.V. Gavrylchenko, S.P. Zagorodnyuk. Peculiarities of the Aharonov-Bohm effect for interacting electrons in thin quantum rings. In: Proceedings of IEEE International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO) V39, 72 (2019).
https://doi.org/10.1109/ELNANO.2019.8783421
10. L.F.C. Pereira, F.M. Andrade, C. Filgueiras, E.O. Silva. Modifications of electron states, magnetization, and persistent current in a quantum dot by controlled curvature. Annal. Phys. 531, 1900254 (2019).
https://doi.org/10.1002/andp.201900254
11. O.C. Bauzha, I.V. Gavrylchenko, S.P. Zagorodnyuk. Influence of spin-orbit interaction on the magneto-optical spectra of InSb quantum rings. Proceedings of IEEE International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO) V38, 85 (2018).
https://doi.org/10.1109/ELNANO.2018.8477519
12. A. Bogan, S.A. Studenikin, M. Korkusinski, G.C. Aers, L. Gaudreau, P. Zawadzki, A.S. Sachrajda, L.A. Tracy, J.L. Reno, T.W. Hargett. Consequences of spin-orbit coupling at the single hole level: Spin-flip tunneling and the anisotropic g factor. Phys. Rev. Lett. 118, 167701 (2017).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.167701
13. B.R. Bennett, R. Magno, J.B. Boos, W. Kruppa, M.G. Ancona. Antimonide-based compound semiconductors for electronic devices: A review. Solid-State Electronics 49, 1875 (2005).
https://doi.org/10.1016/j.sse.2005.09.008
14. Z. Yang, N. Han, M. Fang, H. Lin, H.-Y. Cheung, S. Yip, E.-J. Wang, T. Hung, C.-Y. Wong, J.C. Ho. Surfactant-assisted chemical vapour deposition of high-performance small-diameter GaSb nanowires. Nat Commun 5, 5249 (2014).
https://doi.org/10.1038/ncomms6249
15. M. Borg, H. Schmid, J. Gooth, M.D. Rossell, D. Cutaia, M. Knoedler, N. Bologna, S. Wirths, K.E. Moselund, H. Riel. High-mobility GaSb nanostructures cointegrated with InAs on Si. ACS Nano 11, 2554 (2017).
https://doi.org/10.1021/acsnano.6b04541
16. N.N. Ledentsov, J. Bohrer, M. Beer, F. Heinrichsdorff, M. Grundmann, D. Bimberg, S.V. Ivanov, B.Ya. Meltser, S.V. Shaposhnikov, I.N. Yassievich, N.N. Faleev, P.S. Kop'ev, Zh.I. Alferov. Radiative states in type-II GaSb/GaAs quantum wells. Phys. Rev. B 52, 14058 (1995).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.52.14058
17. C. Mittag, M. Karalic, Z. Lei, C. Thomas, A. Tuaz, A.T. Hatke, G.C. Gardner, M.J. Manfra, T. Ihn, K. Ensslin. Gate-defined quantum point contact in an InAs two-dimensional electron gas. Phys. Rev. B 100, 075422 (2019).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.075422
18. K. Shibata, M. Karalic, C. Mittag, T. Tschirky, C. Reichl, H. Ito, K. Hashimoto, T. Tomimatsu, Y. Hirayama, W. Wegscheider, T. Ihn, K. Ensslin. Electric-field-induced two-dimensional hole gas in undoped GaSb quantum wells. Appl. Phys. Lett. 114, 232102 (2019).
https://doi.org/10.1063/1.5093133
19. O. Voskoboynikov, C.P. Lee, O. Tretyak. Spin-orbit splitting in semiconductor quantum dots with a parabolic confinement potential. Phys. Rev. B 63, 165306 (2001).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.63.165306
20. E.A. de Andrada e Silva, G.C. La Rocca, F. Bassani. Spin-orbit splitting of electronic states in semiconductor asymmetric quantum wells. Phys. Rev. B 55, 16293 (1997).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.55.16293
21. G. Bastard. Wave Mechanics Applied to Semiconductor Heterostructures, Monographies de Physique (EDP Sciences, Les Ulis Cedex, 1992) [ISBN: 978-2868830920].
https://doi.org/10.1063/1.2809545
22. L.M. Roth, B. Lax, S. Zwerdling. Theory of optical magneto-absorption effects in semiconductors. Phys. Rev. 114, 90 (1959).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.114.90
23. A.V. Moroz, C.H.W. Barnes. Spin-orbit interaction as a source of spectral and transport properties in quasi-one-dimensional systems. Phys. Rev. B 61, R2464 (2000).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.R2464
24. L.I. Magarill, D.A. Romanov, A.V. Chaplik. Ballistic transport and spin-orbit interaction of two-dimensional electrons on a cylindrical surface. J. Exp. Theor. Phys. 86, 771 (1998).
https://doi.org/10.1134/1.558538
25. L.I. Magarill, D.A. Romanov, A.V. Chaplik. Kinetics of two-dimensional electrons on a curved surface. Jetp Lett. 64, 460 (1996).
https://doi.org/10.1134/1.567220
26. W. Kohn, L.J. Sham. Self-consistent equations including exchange and correlation effects. Phys. Rev. 140, A1133 (1965).
https://doi.org/10.1103/PhysRev.140.A1133
27. B. Tanatar, D.M. Ceperley. Ground state of the two-dimensional electron gas. Phys. Rev. B 39, 5005 (1989).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.39.5005
28. T. Chakraborty, P. Pietilainen. Quantum hall effect: The basics. Springer Series in Solid-State Sciences, Springer Berlin Heidelberg, 1-7 (1995).
https://doi.org/10.1007/978-3-642-79319-6
29. S. Prabhakar, R. Melnik, L.L. Bonilla. Electrical control of phonon-mediated spin relaxation rate in semiconductor quantum dots: Rashba versus Dresselhaus spin-orbit coupling. Phys. Rev. B 87, 235202 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.235202
30. M.A. Cusack, P.R. Briddon, M. Jaros. Electronic structure of InAs/GaAs self-assembled quantum dots. Phys. Rev. B 54, R2300 (1996).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.54.R2300
31. M. Cardona, N.E. Christensen, G. Fasol. Relativistic band structure and spin-orbit splitting of zinc-blende-type semiconductors. Phys. Rev. B 38, 1806 (1988).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
