Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Эффекты спин-орбитального взаимодействия в двумерных полупроводниковых системах

Диссертация: Эффекты спин-орбитального взаимодействия в двумерных полупроводниковых системах
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Спиновые степени свободы давно привлекают внимание исследователей, поскольку электронный спин, находящийся в одном из двух возможных состояний, является аналогом бита информации. Подобная идея создания спиновой логики была сформулирована ещё в 60-е годы прошлого века, однако до последнего времени оставалась лишь мечтой. Препятствием служит то, что спин по самой своей природе является внутренним… Читать ещё >

Эффекты спин-орбитального взаимодействия в двумерных полупроводниковых системах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Спиновые расщепления в двумерных полупроводниковых системах
    • 1. 1. Спиновые расщепления электронов
    • 1. 2. Спиновые расщепления дырок
  • 2. Анизотропия спиновой релаксации в двумерных полупроводниковых системах
    • 2. 1. Спиновая динамика в полупроводниках
    • 2. 2. Спиновая релаксация по механизму Дьяконова-Переля. 31 2.2.1 Анизотропия спиновой релаксации
    • 2. 3. Спиновая релаксация по механизму Эллиота-Яфета
    • 2. 4. Наблюдение анизотропии спиновой релаксации
  • 3. Слабая локализация в полупроводниковых структурах с сильным спин-орбитальным взаимодействием
    • 3. 1. Слабая локализация в системах п-типа
      • 3. 1. 1. Теория
      • 3. 1. 2. Предельные случаи
      • 3. 1. 3. Результаты расчёта и обсуждение
    • 3. 2. Слабая локализация в системах с анизотропным спиновым расщеплением
      • 3. 2. 1. Расчёт магнитопроводимости
      • 3. 2. 2. Интерференция спиновых расщеплений Дрес-сельхауза и Рашбы
      • 3. 2. 3. Роль кубического по импульсу слагаемого Дрес-сельхауза
    • 3. 3. Теория слабой локализации в системах р-типа
      • 3. 3. 1. Уравнение для куперона
      • 3. 3. 2. Квантовая яма с одним уровнем
      • 3. 3. 3. Вычисление диффузионного вклада в проводимость
      • 3. 3. 4. Квантовая яма с двумя уровнями
    • 3. 4. Аномальное магнитосопротивление в квантовых ямах AlGaAs/GaAs р-типа
    • 3. 5. Спин-орбитальное взаимодействие и переход «металл-изолятор» в двумерных дырочных системах
      • 3. 5. 1. Поправки к проводимости в двумерных системах
      • 3. 5. 2. Спиновая и фазовая релаксация в квантовых ямах р- типа
      • 3. 5. 3. Переход металл-изолятор в системах р-типа
  • 4. Спиновое расщепление в симметричных SiGe квантовых ямах
    • 4. 1. Снятие спинового вырождения в симметричных SiGe квантовых ямах
      • 4. 1. 1. Симметрийный анализ
      • 4. 1. 2. Микроскопическая теория
      • 4. 1. 3. Обсуждение
    • 4. 2. Расчёт спиновых расщеплений в SiGe гетероструктурах
      • 4. 2. 1. Обобщённый метод плавных огибающих
      • 4. 2. 2. Сравнение с точным расчётом и обсуждение
  • 5. Спиновые расщепления в циркулярном фотогальваническом и спин-гальваническом эффектах
    • 5. 1. Межзонный циркулярный фотогальванический эффект в квантовых ямах
      • 5. 1. 1. Общая теория
      • 5. 1. 2. Фототок, обусловленный электронным спиновым расщеплением
      • 5. 1. 3. Фототок, обусловленный спиновым расщеплением дырок
      • 5. 1. 4. Результаты и обсуждение
    • 5. 2. Разделение вкладов Рашбы и Дрессельхауза в спиновое расщепление в полупроводниковых квантовых ямах
  • Основные результаты

Актуальность темы

Спиновые степени свободы давно привлекают внимание исследователей, поскольку электронный спин, находящийся в одном из двух возможных состояний, является аналогом бита информации. Подобная идея создания спиновой логики была сформулирована ещё в 60-е годы прошлого века, однако до последнего времени оставалась лишь мечтой. Препятствием служит то, что спин по самой своей природе является внутренним магнитным моментом, проявляющимся при приложении магнитного поля. Использование же магнитов в работе быстродействующих приборов микро и наноэлектроники представляется затруднительным. Намного предпочтительнее было бы управлять спином носителей светом или электрическим током. Однако электромагнитное поле действует на орбитальные степени свободы частиц, не затрагивая напрямую их спин. Возможность воздействовать на спин с помощью света и тока дарит спин-орбитальное взаимодействие. Фундаментальное по своей природе [1], то есть существующее в большей или меньшей степени в любых материалах, оно осуществляет связь между движением квазичастиц и вращением их спинов.

Для создания современных приборов и устройств, работающих на основе спиновых степеней свободы, необходимо иметь дело с полупроводниками, являющимися сейчас основой твердотельной электроники. На базе этих идей возникло направление, очень мощно развивающееся последние пять лет — полупроводниковая спиновая электроника (спинтроника) [2]. Уже предложены модели таких приборов как спиновый вентиль, транзистор и компьютер. Эти устройства не просто могут конкурировать с уже существующими, но и позволяют прийти к квантовой логике, на основе которой можно производить параллельные вычисления.

Именно в полупроводниках были теоретически открыты и экспериментально исследованы ориентация спинов светом (оптическая ориентация) [3] и электрическим током [4, 5]. Базой полупроводниковой спинтроники являются, прежде всего, низкоразмерные системы — гетероструктуры, квантовые ямы, точки и т. д. Эти объекты можно получать с заранее заданными свойствами, что позволяет управлять орбитальными и спиновыми степенями свободы носителей. В отличие от объёмных полупроводников, в квантовых ямах, освещаемых светом круговой поляризации, фотоэлектроны рождаются полностью поляризованными по спину [6], а времена спиновой релаксации могут меняться в широких пределах в зависимости от свойств образца, внешнего электрического поля и температуры. Спиновая ориентация электрическим током, возможная лишь в ограниченном числе объёмных полупроводников, разрешена симметрией в квантовых ямах, выращенных из любых полупроводниковых материалов [7, 8].

Целью работы является выявление и исследование микроскопических механизмов кинетических эффектов, обусловленных спин-орбитальным взаимодействием в двумерных полупроводниковых системах.

Научная новизна работы состоит в решении конкретных задач:

1. Исследовать анизотропию спиновой релаксации электронов в полупроводниковых гетероструктурах.

2. Построить теорию слабой локализации для гетероструктур дырочного типа.

3. Рассчитать магнитосопротивление квантовых ям n-типа, обусловленное слабой локализацией, во всём диапазоне классически-слабых полей при произвольном соотношении между спиновым расщеплением и временем релаксации импульса.

4. Изучить спиновое расщепление в симметричных квантовых ямах, выращенных из алмазоподобных полупроводников.

5. Построить теорию циркулярного фотогальванического эффекта для межзонных оптических переходов в квантовых ямах.

6. Исследовать роль анизотропии спиновой релаксации в спин-гальваническим эффекте.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Спиновая релаксация электронов в полупроводниковых гетероструктурах анизотропна.

2. Слабополевое магнитосопротивление гетероструктур дырочного типа меняет знак при увеличении концентрации носителей.

3. В квантовых ямах n-типа полевая зависимость магнитосопротив-ления, обусловленного слабой локализацией, определяется спиновым расщеплением электронного спектра.

4. Энергетический спектр носителей в симметричных SiGe квантовых ямах расщеплён по спину.

5. Спектр возбуждения фототока, вызванного циркулярным фотогальваническим эффектом, определяется степенью асимметрии гетеростру ктуры.

6. Величина и направление тока, обусловленного спин-гальваническим эффектом, определяются анизотропией спиновой релаксации.

Апробация работы: результаты исследований, вошедшие в диссертацию, докладывались на следующих конференциях: III-VII Всероссийские конференции по физике полупроводников (Москва, 1997, Новосибирск, 1999, Н. Новгород, 2001, Санкт-Петербург, 2003, Звенигород, 2005) — 10 Международная зимняя школа по новым разработкам в физике твёрдого тела (Маутерндорф-Зальцбург, 1998) — XXVII Международная школа по физике полупроводниковых соединений (Яжовец, 1998) — Совещание «Нанофотоника» (Н.Новгород, 2003) — 2 и 3 Международные конференции по полупроводниковой спинтро-нике и технологии квантовой информации (Брюгге, 2003, Аваджи,.

2005) — 24, 26−28 Международные конференции по физике полупроводников (Иерусалим, 1998, Эдинбург, 2002, Флагстаф 2004, Вена,.

2006) — 6 — 14 Международные симпозиумы «Наноструктуры: физика и технология» (Санкт-Петербург, 1998;2006) — Международная конференция по сверхрешёткам, наноструктурам и наноприборам (Тулуза, 2002) — Московский международный симпозиум по магнетизму (Москва, 2005) — 21 Конференция Европейского физического общества (Дрезден, 2006). Результаты работы докладывались также на семинарах различных лабораторий ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН, в С-Петербургскогом государственном университете, Институте теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН, Институте физики твердого тела РАН, Институте радиотехники и электроники РАН, университетах Регенсбурга, Вюрцбурга, Гамбурга, Ганновера, Карлсруэ, Гётеборга, Клермон-Феррана, Саутгемптона, Техническом университете Мюнхена и в лекциях на Уральской (Екатеринбург-Кыштым, 2004) и С.ik.

Петербургской (Зеленогорск, 2006) международных зимних школах по физике полупроводников. Основное содержание работы опубликовано в 19 статьях.

Спин-зависимые явления в двумерных полупроводниковых системах обусловлены их гиротропией. В гиротропных средах в энергетическом спектре квазичастиц существуют спиновые расщепления в отсутствие внешнего магнитного поля. Это расщепление у электронов проводимости в двумерных полупроводниковых структурах линейно по импульсу.

Наличие спинового расщепления спектра приводит к спиновой релаксации. Этот механизм, предложенный тридцать пять лет назад Дьяконовым и Перелем [9], оказался наиболее эффективным сценарием потери спина в полупроводниковых системах [10]. В двумерных структурах этот механизм является анизотропным (Глава 2). Другой сценарий, при котором перевороты спина электронов происходят в момент рассеяния (механизм Эллиота-Яфета), также изменяет свою форму: амплитуда спин-зависимого рассеяния содержит линейные по импульсу слагаемые.

Спин-орбитальное взаимодействие проявляет себя также в магни-тотранспорте. В классически слабых полях сопротивление, как известно, имеет минимум. Это отрицательное магнитосопротивление вызвано эффектом слабой локализации [И]. Однако в системах со спин-орбитальным расщеплением магнитосопротивление имеет максимум, который тем более ярко выражен, чем сильнее спин-орбитальное взаимодействие. В двумерных системах дырочного типа, где спин-орбитальное взаимодействие сильное, знак магнитопроводимости меняется в зависимости от концентрации дырок (Глава 3). Это изменение знака поправки к проводимости может быть существенно в проблеме перехода металл-изолятор в двумерных дырочных системах.

Причины появления линейного по импульсу спинового расщепления спектра в двумерных структурах на основе материалов А3В5 хорошо известны. Это отсутствие центра инверсии в объёмном материале и у гетеропотенциала. Однако они обе отсутствуют в макроскопически симметричных квантовых ямах, выращенных из Si и Ge, имеющих центр инверсии. Но и в таких системах спиновое вырождение энергетического спектра снято. Это происходит благодаря анизотропии интерфейсных химических связей (Глава 4). Микроскопический расчёт показывает, что это расщепление имеет тот же порядок величины, что и наблюдаемое в эксперименте.

Спин-орбитальное взаимодействие приводит к циркулярному фотогальваническому и спин-гальваническому эффектам [12]. Измерения спектра возбуждения циркулярного фототока при межзонном возбуждении позволяют разделять различные вклады в спин-орбитальное взаимодействие (Глава 5). Спин-гальванические эксперименты с измерением угловой зависимости тока позволяют определить соотношение различных вкладов в спиновое расщепление между собой.

Основные результаты.

1. Теоретически предсказана и обнаружена анизотропия спиновой релаксации электронов в плоскости полупроводниковых гетеро-структур.

2. Рассчитаны времена спиновой релаксации при спин-зависимом рассеянии в двумерных гетероструктурах.

3. Построена теория слабой локализации для гетероструктур дырочного типа. Продемонстрирована смена знака слабополевого маг-нитосопротивления при увеличении концентрации носителей.

4. Рассчитано аномальное магнитосопротивление квантовых ям п-типа при произвольном соотношении между спиновым расщеплением и временем релаксации импульса во всём диапазоне классически-слабых полей.

5. Предсказано и исследовано новое явление — спиновое расщепление в симметричных квантовых ямах, выращенных из алмазоподоб-ных полупроводников.

6. Построена теория циркулярного фотогальванического эффекта для межзонных оптических переходов в квантовых ямах.

7. Продемонстрировано, что анизотропия спиновой релаксации определяет величину и направление тока, обусловленного спин-гальваническим эффектом.

На протяжении всего времени выполнения данной работы я неизменно чувствовал поддержку и внимание своих друзей и коллег. Очень многое дала мне работа под руководством E. JL Ивченко и Н.С. Аверки-ева, продолжающих лично и в своих учениках стиль науки, который был введён Г. Е. Пикусом. Важным было обсуждение работ, вошедших в диссертацию, на Низкоразмерном и Чайном семинарах ФТИ. Исключительно полезным является сотрудничество с экспериментаторами В. В. Бельковым и С. Д. Ганичевым, а также А. В. Германенко и Г. М. Миньковым. Немаловажную роль играет обсуждение широкого круга вопросов с младшими коллегами — С. А. Тарасенко, М. М. Глазовым и М. О. Нестоклоном. Отдельное спасибо В. В. Белькову за помощь в оформлении рукописи и сопутствующих документов. Благодарность я также испытываю к своей семье, которая старалась помогать и не мешать мне в работе над диссертацией.

Показать весь текст

Список литературы

  1. В.Б. Берестецкий, Е. М. Лифшиц, Л. П. Питаевский, Квантовая электродинамика, Наука, М., 1989.
  2. Semiconductor Spintronics and Quantum Computation, eds. D.D. Awschalom, D. Loss, and N. Samarth, in the series Nanoscience and Technology, eds. K. von Klitzing, H. Sakaki, and R. Wiesendanger, Springer, Berlin, 2002.
  3. Оптическая ориентация, под ред. Б. П. Захарчени и Ф. Майера, Наука, Л., 1989.
  4. Е.Л. Ивченко, Г. Е. Пикус, Новый фотогальванический эффект в гиротропных кристаллах // Письма в ЖЭТФ 27, 640 (1978).
  5. Л.Е. Воробьев, Е. Л. Ивченко, Г. Е. Пикус, И. И. Фарбштейн, В. А. Шалыгин, А. В. Штурбин, Оптическая активность в теллуре, индуцированная током // Письма в ЖЭТФ 29, 485 (1979).
  6. E.L. Ivchenko, G.E. Pikus, Superlattices and Other Heterostructures. Symmetry and Optical Phenomena, Springer, Berlin, 1997.
  7. А.Г. Аронов, Ю.Б. Лянда-Геллер, Г. Е. Пикус, Спиновая поляризация электронов электрическим током j j ЖЭТФ 100, 973 (1991).
  8. A.V. Chaplik, M.V. Entin, L.I. Magarill, Spin orientation of electrons by lateral electric field in 2D system without inversion symmetry // Phys. E 13, 744 (2002).
  9. М.И. Дьяконов, В. И. Перель, Спиновая релаксация электронов проводимости в полупроводниках без центра инверсии // ФТТ 13, 3581 (1971).
  10. Г. Е. Пикус, А. Н. Титков, Спиновая релаксация носителей при оптической ориентации в полупроводниках, Оптическая ориентация, под. ред. Б. П. Захарчени, Ф. Майера, Наука, JL, 1989.
  11. B.L. Altshuler, A.G. Aronov, Electron-electron interactions in disordered conductors, Electron-electron interactions in disordered systems, edited by A.L. Efros and M. Pollak, Elsevier, Amsterdam, 1985.
  12. E.L. Ivchenko, Optical Spectroscopy of Semiconductor Nanostructures, Alpha Science Int., Harrow, U.K., 2005.
  13. Э.И. Рашба, Свойства полупроводников с петлей экстремумов. I. Циклотронный и комбинированный резонанс в магнитном поле, перпендикулярном плоскости петли // ФТТ 2, 1224 (1960).
  14. F.J. Ohkawa, Y. Uemura, Quantized surface states of a narrow-gap semiconductors //J. Phys. Soc. Jpn. 37, 1325 (1974).
  15. Ф.Т. Васько, Спиновое расщепление спектра двумерных электронов, обусловленное поверхностным потенциалом // Письма в ЖЭТФ 30, 574 (1979).
  16. Ю.А. Бычков, Э. И. Рашба, Свойства двумерного электронного газа со снятым вырождением спектра // Письма в ЖЭТФ 39, 66 (1984).
  17. Y.A. Bychkov, E.I. Rashba, Oscillatory effects and the magnetic susceptibility of carriers in inversion layers // J. Phys. C: Solid State Phys. 17, 6039 (1984).
  18. G. Dresselhaus, Spin-orbit coupling effect in zinc blende structures // Phys. Rev. 100, 580 (1955).
  19. М.И. Дьяконов, В. Ю. Качоровский, Спиновая релаксация двумерных электронов в полупроводниках без центра инверсии // ФТП 20, 178 (1986).
  20. Е.А. de Andrada е Silva, Conduction-subband anisotropic spin splitting in III-V semiconductor heterojunctions // Phys. Rev. В 46, 1921 (1992).
  21. U. Rossler, J. Kainz, Microscopic interface asymmetry and spin-splitting of electron subbands in semiconductor quantum structures // Sol. St. Commun. 121, 313 (2002).
  22. J. Kainz, Theorie der Spinrelaxation und Intersubband-Absorption in Halbleiter-Quantenstrukturen, Dissertation, Universitat Regensburg, 2003.
  23. И.А. Меркулов, В. И. Перель, М. Е. Портной, Выстраивание импульсов и ориентация спинов фотовозбуждённых электронов в квантовых ямах // ЖЭТФ 99, 1202 (1991).
  24. Выражения для вещественных коэффициентов N, W±, Q±, и для функций x±(z) приведены в 23] в приближении бесконечно-высоких барьеров.
  25. R. Winkler, Rashba spin splitting in two-dimensional electron and hole systems // Phys. Rev. В 62, 4245 (2000).
  26. S.D. Ganichev, U. Rossler, W. Prettl, E.L. Ivchenko, V.V. Bel’kov, R. Neumann, K. Brunner, G. Abstreiter, Removal of spin degeneracy in p-SiGe quantum wells demonstrated by spin photocurrents // Phys. Rev. В 66, 75 328 (2002).
  27. И.Л. Алейнер, Е. Л. Ивченко, Природа анизотропного обменного расщепления в сверхрешетках GaAs/AlAs типа II // Письма в ЖЭТФ 55, 662 (1992).
  28. Е.Л. Ивченко, А. Ю. Каминский, И. Л. Алейнер, Обменное расщепление экситонных уровней в сверхрешётках I и II типа // ЖЭТФ 104, 3401 (1993).
  29. Е. L. Ivchenko, A. Yu. Kaminski, U. Rossler, Heavy-light hole mixing at zinc-blende (001) interfaces under normal incidence // Phys. Rev. В 54, 5852 (1996).
  30. S.D. Ganichev, E.L. Ivchenko, W. Prettl, Photogalvanic effects in quantum wells // Phys. E 14, 166 (2002).
  31. Y.-C. Chang, J. N. Schulman, Band mixing in semiconductor superlattices // Phys. Rev. В 31, 2056 (1985).
  32. B. Foreman, Strong linear-fc valence-band mixing at semiconductor heterojunctions // Phys. Rev. Lett. 86, 2641 (2001).
  33. S. Cortez, 0. Krebs, P. Voisin, Breakdown of rotational symmetry at semiconductor interfaces: a microscopic description of valence subband mixing // Eur. Phys. J. В 21, 241 (2001).
  34. L. Vervoort, R. Ferreira, P. Voisin, Effects of interface asymmetry on hole subband degeneracies and spin-relaxation rates in quantum wells // Phys. Rev. В 56, R12744 (1997).
  35. L. Vervoort, R. Ferreira, P. Voisin, Spin-splitting of the subbands of InGaAs-InP and other 'no common atom' quantum wells // Semicond. Sci. Technol. 14, 227 (1999).
  36. O. Mauritz, U. Ekenberg, Spin splitting in a p-type quantum well with built-in electric field and microscopic inversion asymmetry // Phys. Rev. В 55, 10 729 (1997).
  37. N.S. Averkiev, L.E. Golub, Giant spin relaxation anisotropy in zinc-blende heterostructures // Phys. Rev. В 60, 15 582 (1999).
  38. N.S. Averkiev, L.E. Golub, M. Willander, Spin relaxation in asymmetrical quantum wells // ФТП 36, 91 (2002).
  39. J. Schliemann, J. Carlos Egues, Daniel Loss, Nonballistic spin-field-effect transistor // Phys. Rev. Lett. 90, 146 801 (2003).
  40. E.JI. Ивченко, Ю.Б. Лянда-Геллер, Г. Е. Пикус, Ток термализо-ванных носителей, ориентированных по спину // ЖЭТФ 98, 989 (1990).
  41. В.Н. Гриднев, Теория биений фарадеевского вращения в квантовых ямах с большой величиной спинового расщепления // Письма в ЖЭТФ 74, 417 (2001).
  42. М.М. Глазов, E.JI. Ивченко, Влияние электрон-электронного взаимодействия на спиновую релаксацию носителей тока в полупроводниках // ЖЭТФ 126, 1465 (2004).
  43. G. Lommer, F. Malcher, U. Rossler, Spin splitting in semiconductor heterostructures for B→0 // Phys. Rev. Lett. 60, 728 (1988).
  44. B. Jusserand, D. Richards, G. Allan, C. Priester, B. Etienne, Spin orientation at semiconductor heterointerfaces // Phys. Rev. В 51, 4707 (1995).
  45. F.G. Pikus, G.E. Pikus, Conduction-band spin splitting and negative magnetoresistance in A3B5 heterostructures // Phys. Rev. В 51,16 928 (1995).
  46. В. Jusserand, D. Richards, H. Peric, B. Etienne, Zero-magnetic-field spin splitting in the GaAs conduction band from Raman scattering on modulation-doped quantum wells // Phys. Rev. Lett. 69, 848 (1992).
  47. D. Stein, К. von Klitzing, G. Weimann, Electron spin resonance on GaAs/AlGaAs heterostructures // Phys. Rev. Lett. 51, 130 (1983).
  48. S. Dohrmann, D. Hagele, J. Rudolph, M. Bichler, D. Schuh, M. Oestreich, Anomalous spin dephasing in (110) GaAs quantum wells: anisotropy and intersubband effects // Phys. Rev. Lett. 93, 147 405 (2004).
  49. K. Morita, H. Sanada, S. Matsuzaka, C. Y. Hu, Y. Ohno, H. Ohno, Strong anisotropic spin dynamics in narrow n-InGaAs/AlGaAs (110) quantum wells // Appl. Phys. Lett. 87, 171 905 (2005).
  50. Л.Г. Герчиков, А. В. Субашиев, Спиновое расщепление подзон размерного квантования в несимметричных гетероструктурах // ФТП 26, 131 (1992).
  51. Е. A. de Andrada е Silva, G.C. La Rocca, F. Bassani, Spin-orbit splitting of electronic states in semiconductor asymmetric quantum wells // Phys. Rev. В 55, 16 293 (1997).
  52. R. Winkler, U. Rossler, General approach to the envelope-function approximation based on a quadrature method // Phys. Rev. В 48, 8918 (1993).
  53. L. Wissinger, U. Rossler, R. Winkler, B. Jusserand, D. Richards, Spin splitting in the electron subband of asymmetric GaAs/AlxGaia-As quantum wells: The multiband envelope function approach // Phys. Rev. В 58, 15 375 (1998).
  54. J. Kainz, U. Rossler, R. Winkler, Anisotropic spin-splitting and spin-relaxation in asymmetric zinc blende semiconductor quantum structures // Phys. Rev. В 68, 75 322 (2003).
  55. B.H. Абакумов, И. Н. Яссиевич, Аномальный эффект Холла на поляризованных электронах в полупроводниках // ЖЭТФ 61, 2571 (1971).
  56. N.S. Averkiev, L.E. Golub, М. Willander, Spin relaxation anisotropy in two-dimensional systems // J. Phys. Cond. Matter 14, R271 (2002).
  57. C.A. Тарасенко, E.JI. Ивченко, Монополярная оптическая ориентация электронных спинов в объёмных полупроводниках и гетероструктурах // ЖЭТФ 126, 426 (2004).
  58. J.B. Miller, D.M. Zumbuhl, С.М. Marcus, Y.B. Lyanda-Geller, D. Goldhaber-Gordon, K. Campman, A.C. Gossard, Gate-controlled spin-orbit quantum interference effects in lateral transport // Phys. Rev. Lett. 90, 76 807 (2003).
  59. B.K. Калевич, B.JI. Коренев, Анизотропия электронного g-фактора в асимметричной квантовой яме GaAs/AlGaAs // Письма в ЖЭТФ 57, 557 (1993).
  60. S.V. Iordanskii, Yu. B Lyanda-Geller, G.E. Pikus, Weak localization in quantum wells with spin-orbit interaction // Письма в ЖЭТФ 60, 199 (1994).
  61. Т. Koga, J. Nitta, Т. Akazaki, H. Takayanagi, Rashba spin-orbit coupling probed by the weak antilocalization analysis in InAlAs/InGaAs/InAlAs quantum wells as a function of quantum well asymmetry // Phys. Rev. Lett. 89, 46 801 (2002).
  62. T. Hassenkam, S. Pedersen, K. Baklanov, A. Kristensen, C.B. S0rensen, P.E. Lindelof, F. G. Pikus, G.E. Pikus, Spin splitting and weak localization in (110) GaAs/Al^Gai-xAs quantum wells // Phys. Rev. В 55, 9298 (1997).
  63. Д.Д. Быканов, C.B. Новиков, T.A. Полянская, И. Г. Савельев, Слабая антилокализация и спин-орбитальное взаимодействие в квантовой яме Ino.53Gao.47As/InP в режиме замороженной фотопроводимости // ФТП 36,1475 (2002).
  64. S. A. Studenikin, P. T. Coleridge, N. Ahmed, P. J. Poole, A. Sachrajda, Experimental study of weak antilocalization effects in a high-mobility InjGai-jAs/InP quantum well // Phys. Rev. В 68, 35 317 (2003).
  65. G.M. Minkov, A.V. Germanenko, O.E.Rut, A. A. Sherstobitov, L.E. Golub, B.N. Zvonkov, M. Willander, Weak antilocalization in quantum wells in tilted magnetic fields // Phys. Rev. В 70, 155 323 (2004).
  66. C. Schierholz, T. Matsuyama, U. Merkt, G. Meier, Weak localization and spin splitting in inversion layers on p-type InAs // Phys. Rev. В 70, 233 311 (2004).
  67. C.A. Тарасенко, H.C. Аверкиев, Интерференция спиновых расщеплений в магнитоосцилляционных явлениях в двумерных системах // Письма в ЖЭТФ 75, 669 (2002).
  68. I.S. Lyubinskiy, V.Yu. Kachorovskii, Slowing down of spin relaxation in two-dimensional systems by quantum interference effects // Phys. Rev. В 70, 205 335 (2004).
  69. L.E. Golub, Weak antilocalization in high-mobility two-dimensional systems // Phys. Rev. В 71, 235 310 (2005).
  70. N.S. Averkiev, L.E. Golub, S.A. Tarasenko, M. Willander, Effect of intersubband scattering on weak localization in 2D systems // Phys. Rev. В 64, 45 405 (2001).
  71. В.М. Гаспарян, А. Ю. Зюзин, О полевой зависимости аномального магнетосопротивления // ФТТ 27, 1662 (1985).
  72. А.Р. Dmitriev, V.Yu. Kachorovskii, I.V. Gornyi, Nonbackscattering contribution to weak localization // Phys. Rev. В 56, 9910 (1997).
  73. Значение в нулевом поле Ft (0) является малой постоянной, которая должна быть вычтена из Асг^// как это сделано в работе 72].
  74. М.А. Skvortsov, Weak antilocalization in a 2D electron gas with the chiral splitting of the spectrum // Письма в ЖЭТФ 67, 118 (1998).
  75. F.E. Meijer, A.F. Morpurgo, Т.М. Klapwijk, Т. Koga, J. Nitta, Competition between spin-orbit interaction and Zeeman coupling in
  76. Rashba two-dimensional electron gases // Phys. Rev. В 70, 201 307 (2004).
  77. A.G. Mal’shukov, K.A. Chao, M. Willander, Magnetoresistance of a weakly disordered III-V semiconductor quantum well in a magnetic field parallel to interfaces // Phys. Rev. В 56, 6436 (1997).
  78. J.S. Meyer, A. Altland, B.L. Altshuler, Quantum transport in parallel magnetic fields: a realization of the Berry-Robnik symmetry phenomenon // Phys. Rev. Lett. 89, 206 601 (2002).
  79. М.М. Глазов, J1.E. Голуб, Недиффузионная слабая локализация в двумерных системах со спин-орбитальным расщеплением спектра // ФТП 40, 1241 (2006).
  80. A. Cassam-Chenai, В. Shapiro, Two dimensional weak localization beyond the diffusion approximation //J. Phys. I France 4, 1527 (1994).
  81. S. Hikami, A. Larkin, Y. Nagaoka, Spin-orbit interaction and magnetoresistance in the two-dimensional random system // Progr. Theor. Phys. 63, 707 (1980).
  82. B.JI. Альтшулер, А. Г. Аронов, А. И. Ларкин, Д. Е. Хмельницкий, Аномальное магнитосопротивление в полупроводниках // ЖЭТФ 81, 768 (1981).
  83. D. Rainer, G. Bergmann, Multiband effects in weak localization // Phys. Rev. В 32, 3522 (1985).
  84. H.C. Аверкиев, Л. Е. Голуб, Г. Е. Пикус, Слабая локализация в полупроводниковых структурах с сильным спин-орбитальным взаимодействием // ЖЭТФ 113, 1429 (1998).
  85. Н.С. Аверкиев, Л. Е. Голуб, Г. Е. Пикус, Слабая локализация в квантовых ямах р-типа // ФТП 32, 1219 (1998).
  86. N.S. Averkiev, L.E. Golub, G.E. Pikus, Anomalous magnetoresistance in p-type quantum wells // Solid State Commun. 107, 757 (1998).
  87. P.D. Dresselhaus, C.M.M. Papavassiliou, R.G. Wheeler, R.N. Sacks, Observation of spin precession in GaAs inversion layers using antilocalization // Phys. Rev. Lett. 68, 106 (1992).
  88. A.M. Kreshchuk, S.V. Novikov, T.A. Polyanskaya, I.G. Savel’ev, Spin-orbit splitting and weak antilocalization in an asymmetric Ino.53Gao.47As/InP quantum well // Semicond. Sci. Technol. 13, 384 (1998).
  89. H.C. Аверкиев, B.A. Березовец, Г. Е. Пикус, Н. И. Саблина, И. И. Фарбштейн, Квантовые поправки к проводимости 2Б-дырок в квантовой яме на кристаллографической поверхности теллура (1010) // ФТТ 40, 1554 (1998).
  90. S. Pedersen, С.В. S0rensen, A. Kristensen, Р.Е. Lindelof, L.E. Golub, N.S. Averkiev, Weak localization in AlGaAs/GaAs p-type quantum wells // Phys. Rev. В 60, 4880 (1999).
  91. V. Kravchenko, N. Minina, A. Savin, O. P. Hansen, С. B. Sorensen, W. Kraak, Positive magnetoresistance and hole-hole scattering in GaAs/Alo.5Gao.5As heterostructures under uniaxial compression // Phys. Rev. B. 59, 2376 (1999).
  92. A. Kawabata, On the field dependence of magnetoresistance in two-dimensional systems // J. Phys. Soc. Japan 53, 3540 (1984).
  93. S. Charkravarty, A. Schmid, Weak localization: The quasiclassical theory of electrons in a random potential // Phys. Rep. 140, 193 (1986).
  94. P.A. Lee, T.V. Ramakrishnan, Disordered electronic systems // Rev. Mod. Phys. 57, 287 (1985).
  95. S.V. Kravchenko, G.V. Kravchenko, J.E. Furneaux, V.M. Pudalov, M. D’lorio, Possible metal-insulator transition at B=0 in two dimensions // Phys. Rev. B. 50, 8039 (1994).
  96. E. Abrahams, S.V. Kravchenko, M.P. Sarachik, Metallic behavior and related phenomena in two dimensions // Rev. Mod. Phys. 73, 251 (2001).
  97. G. Zala, B.N. Narozhny, I.L. Aleiner, Interaction corrections at intermediate temperatures: Longitudinal conductivity and kinetic equation // Phys. Rev. В 64, 214 204 (2001).
  98. B.L. Altshuler, D.L. Maslov, V.M. Pudalov, Metal-insulator transition in 2D: resistance in the critical region // Phys. E 9, 209 (2000).
  99. M.Y. Simmons, A.R. Hamilton, M. Pepper, E.H. Linfield, P.D. Rose, D.A. Ritchie, Weak localization, hole-hole interactions, and the «metal'-insulator transition in two dimensions // Phys. Rev. Lett. 84, 2489 (2000).
  100. M.Y. Simmons, A.R. Hamilton, M. Pepper, E.H. Linfield, P.D. Rose, D.A. Ritchie, A.K. Savchenko, T.G. Griffiths, Metal-insulator transition at В = 0 in a dilute two dimensional GaAs-AlGaAs hole gas // Phys. Rev. Lett. 80, 1292 (1998).
  101. Y. Hanein, U. Meirav, D. Shahar, C.C. Li, D.C. Tsui, H. Shtrikman, The metalliclike conductivity of a two-dimensional hole system // Phys. Rev. Lett. 80, 1288 (1998).
  102. J. Yoon, C.C. Li, D. Shahar, D.C. Tsui, M. Shayegan, Wigner crystallization and metal-insulator transition of two-dimensional holes in GaAs at В = 0 // Phys. Rev. Lett. 82, 1744 (1999).
  103. A.P. Mills, Jr., A.P. Ramirez, L.N. Pfeiffer, K.W. West, Nonmonotonic temperature-dependent resistance in low density 2D hole gases // Phys. Rev. Lett. 83, 2805 (1999).
  104. L.E. Golub, S. Pedersen, Spin-orbit interaction and the metal-insulator transition observed in two-dimensional hole systems // Phys. Rev. В 65, 245 311 (2002).
  105. B.L. Altshuler, A.G. Aronov, P.A. Lee, Interaction effects in disordered Fermi systems in two dimensions // Phys. Rev. Lett. 44, 1288 (1980).
  106. Y. Lyanda-Geller, Quantum interference and electron-electron interactions at strong spin-orbit coupling in disordered systems // Phys. Rev. Lett. 80, 4273 (1998).
  107. Z. Wilamowski, W. Jantsch, H. Malissa, U. Rossler, Evidence and evaluation of the Bychkov-Rashba effect in SiGe/Si/SiGe quantum wells // Phys. Rev. В 66, 195 315 (2002).
  108. Z. Wilamowski, W. Jantsch, Suppression of spin relaxation of conduction electrons by cyclotron motion // Phys. Rev. В 69, 35 328 (2004).
  109. E.Ya. Sherman, Minimum of spin-orbit coupling in two-dimensional structures // Phys. Rev. В 67, 161 303 (2003).
  110. L.E. Golub, E.L. Ivchenko, Spin splitting in symmetrical SiGe quantum wells // Phys. Rev. В 69, 115 333 (2004).
  111. X. Xiao, С. Zhang, A.B. Fedotov, Z. Chen, M.M.T. Loy, Interfaces of strained layer (GenSim)p superlattices studied by second-harmonic generation // J. Vac. Sci. Technol. В 15, 1112 (1997).
  112. V.Ya. Aleshkin, N.A. Bekin, The conduction band and selection rules for interband optical transitions in strained Gei-^Six/Ge and GeixSix/Si heterostructures //J. Phys.: Condens. Matter 9, 4841 (1997).
  113. Peter Y. Yu, Manuel Cardona, Fundamentals of Semiconductors. Physics and Material Properties, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1996.
  114. D.J. Bottomley, J.-M. Baribeau, H.M. van Driel, Limitations to the realization of noncentrosymmetric SimGen superlattices // Phys. Rev. В 50, 8564 (1994).
  115. G. Erley, R. Butz, W. Daum, Second-harmonic spectroscopy of interband excitations at the interfaces of strained Si (100)-Sio.85Geo.i5-Si02 heterostructures // Phys. Rev. В 59, 2915 (1999).
  116. E.Ya. Sherman, Random spin-orbit coupling and spin relaxation in symmetric quantum wells // Appl. Phys. Lett. 82, 209 (2003).
  117. M.O. Nestoklon, L.E. Golub, E.L. Ivchenko, Spin and valley-orbit splittings in SiGe/Si heterostructures // Phys. Rev. В 73, 235 334 (2006).
  118. A.M. Tyryshkin, S.A. Lyon, W. Jantsch, F. Schaffler, Spin manipulation of free two-dimensional electrons in Si/SiGe quantum wells // Phys. Rev. Lett. 94,126 802 (2005).
  119. F. J. Ohkawa, Electric break-through in an inversion layer: Exactly solvable model // Solid State Commun. 26, 69 (1978).
  120. T.B. Boykin, G. Klimeck, M.A. Eriksson, M. Friesen, S.N. Coppersmith, P. von Allmen, F. Oyafuso, S. Lee, Valley splitting in strained silicon quantum wells // Appl. Phys. Lett. 84, 115 (2004).
  121. T.B. Boykin, G. Klimeck, M.A. Eriksson, M. Friesen, S.N. Coppersmith, P. von Allmen, F. Oyafuso, S. Lee, Valley splitting in low-density quantum-confined heterostructures studied using tight-binding models // Phys. Rev. В 70, 165 325 (2004).
  122. Y. Fu, M. Willander, E.L. Ivchenko, A.A. Kiselev, Valley mixing in GaAs/AlAs multilayer structures in the effective-mass method // Phys. Rev. В 47, 13 498 (1993).
  123. E.L. Ivchenko, A.A. Kiselev, Y. Fu, M. Willander, Fine structure of electron-transmission spectra across AlAs single barriers // Phys. Rev. В 50, 7747 (1994).
  124. M.M. Glazov, Magnetic field effects on spin relaxation in heterostructures // Phys. Rev. В 70, 195 314 (2004).
  125. L.E. Golub, Spin-splitting-induced photogalvanic effect in quantum wells // Phys. Rev. В 67, 235 320 (2003).
  126. S.D. Ganichev, E.L. Ivchenko, S.N. Danilov, J. Eroms, W. Wegscheider, D. Weiss, W. Prettl, Conversion of spin into directed electric current in quantum wells // Phys. Rev. Lett. 86, 4358 (2001).
  127. S.D. Ganichev E.L. Ivchenko, V.V. Bel’kov, S.A. Tarasenko, W. Wegscheider, D. Weiss, W. Prettl, Spin-galvanic effect // Nature 417, 153 (2002).
  128. Вклад от единственного „разрешённого“ перехода 11 —>• el пропорционален (t/j — те) при к = 0, и мы выбираем различные значения для те и г/г, чтобы получить ступенчатое поведение спектра. Оно видно на соответствующих кривых на Рис. 5.2а и 5.2Ь.
  129. В. Das, D.C. Miller, S. Datta, R. Reifenberger, W.P. Hong, P.K. Bhattacharya, J. Singh, and M. Jaffe, Evidence for spin splitting in InxGaizAs/Ino.52Alo.48As heterostructures as В —» 0 // Phys. Rev. В 39, 1411 (1989).
  130. J. Luo, H. Munekata, F.F. Fang, P.J. Stiles, Effect of inversion asymmetry on electron energy band structures in GaSb/InAs/GaSb quantum wells // Phys. Rev. В 41, 7685 (1990).
  131. J. Nitta, T. Akazaki, H. Takayanagi, Gate control of spin-orbit interaction in an inverted InGaAs/InAlAs heterostructure // Phys. Rev. Lett. 78, 1335 (1997).
  132. G. Engels, J. Lange, Th. Schapers, H. Liith, Experimental and theoretical approach to spin splitting in modulation-doped InGaAs/InP quantum wells // Phys. Rev. В 55, R1958 (1997).
  133. J.P. Heida, B.J. van Wees, J.J. Kuipers, T.M. Klapwijk, G. Borghs, Spin-orbit interaction in a two-dimensional electron gas in a InAs/AlSb quantum well with gate-controlled electron density // Phys. Rev. В 57, 11 911 (1998).
  134. C.-M. Hu, J. Nitta, T. Akazaki, H. Takayanagi, J. Osaka, P. Pfeffer, W. Zawadski, Zero-field spin splitting in an inverted InGaAs/InAlAsheterostructure: band nonparabolicity influence and the subband dependence // Phys. Rev. В 60, 7736 (1999).
  135. D. Grundler, Large Rashba splitting in InAs quantum wells due to electron wave function penetration into the barrier layers // Phys. Rev. Lett. 84, 6074 (2000).
  136. U. Rossler, F. Malcher, G. Lommer, Spin-splitting in structured semiconductors // Springer Series in Solid State Sciences 87, 376 (1989).
  137. S.D. Ganichev, W. Prettl, Spin photocurrents in quantum wells // J. Phys.: Condens. Matter 15, R935 (2003).
  138. S.D. Ganichev, Tunnel ionization of deep impurities in semiconductors induced by terahertz electric fields // Phys. В 273−274, 737 (1999).
  139. A. Takeuchi, T. Kuroda, S. Muto, O. Wada, Picosecond electron-spin relaxation in GaAs/AlGaAs quantum wells and InGaAs/InP quantum wells // Phys. В 272, 318 (1999).
  140. P. Pfeffer, W. Zawadzki, Spin splitting of conduction subbands in III-V heterostructures due to inversion asymmetry // Phys. Rev. В 59, R5312 (1999).
  141. A. Lusakowski, J. Wrobel, and T. Dietl, Effect of bulk inversion asymmetry on the Datta-Das transistor // Phys. Rev. В 68, 81 201 (2003).
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!