Эффект Дрессельхауза - Википедия - Dresselhaus effect

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален Найдите источники: «Эффект Дрессельхауза»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Ноябрь 2017 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

В Эффект Дрессельхауза это явление в физика твердого тела в котором спин-орбитальное взаимодействие причины энергетические полосы разделять. Обычно он присутствует в кристалл системы отсутствуют инверсионная симметрия. Эффект назван в честь Джин Дрессельхаус, муж Милдред Дрессельхаус, который открыл это расщепление в 1955 году.^[1]

Спин-орбитальное взаимодействие - это релятивистский связь между электрическое поле произведенный ион -дер и результирующий дипольный момент, возникающий из-за относительного движения электрон, и его внутренняя магнитный диполь пропорционально электрону вращение. В атоме взаимодействие слабо расщепляет орбитальное энергетическое состояние на два состояния: одно состояние со спином, выровненным по орбитальному полю, и одно анти-выровненное. В твердом кристаллический материала, движение электронов проводимости в решетке может быть изменено дополнительным эффектом из-за связи между потенциал решетки и спина электрона. Если кристаллический материал не центросимметричный, асимметрия в потенциале может способствовать одной ориентации спина противоположной и расщеплять энергетические полосы на поддиапазоны с выравниванием по спину и поддиапазоны с обратным выравниванием.

В Спин-орбитальная связь Рашбы имеет аналогичное расщепление энергетических зон, но асимметрия возникает либо из-за объемной асимметрии одноосные кристаллы (например, из вюрцит тип^[2]) или пространственная неоднородность границы раздела или поверхности. Эффекты Дрессельхауза и Рашбы часто имеют одинаковую силу при расщеплении полос GaAs наноструктуры.^[3]

Гамильтониан цинковой обманки

Материалы с структура цинковой обманки нецентросимметричны (т.е. в них отсутствует инверсионная симметрия). Эта объемная асимметрия инверсии (BIA) заставляет пертурбативный Гамильтониан содержать только нечетные степени линейный импульс. Объемный гамильтониан Дрессельхауза или член BIA обычно записывается в такой форме:

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

куда ${ textstyle sigma _ {x}}$, ${ textstyle sigma _ {y}}$ и ${ textstyle sigma _ {z}}$ являются Матрицы Паули связанный со спином ${ textstyle mathbf {S}}$ электронов как ${ textstyle mathbf {S} = { tfrac {1} {2}} hbar sigma}$ (здесь ${ textstyle hbar}$ сокращенный Постоянная Планка ), и ${ textstyle p_ {x}}$, ${ textstyle p_ {y}}$ и ${ textstyle p_ {z}}$ компоненты импульса в кристаллографические направления [100], [010] и [001] соответственно.^[4]

При лечении 2D наноструктуры где направление ширины ${ textstyle z}$ или [001] конечно, гамильтониан Дрессельхауза можно разделить на линейный и кубический член. Линейный гамильтониан Дрессельхауза ${ textstyle H _ { rm {D}} ^ {(1)}}$ обычно пишется как

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

куда ${ textstyle beta}$ - константа связи.

Кубический термин Дрессельхауза ${ textstyle H _ { rm {D}} ^ {(3)}}$ записывается как

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

куда ${ textstyle d}$ ширина материала.

Гамильтониан обычно получают с помощью комбинации k · p теория возмущений рядом с Модель Кейна.

Смотрите также

• Прекрасная электронная структура
• Электрический дипольный спиновой резонанс
• Спин-орбитальное взаимодействие

Рекомендации