不同生长方向 Si 与 Ge 纳米线中的直接 Rashba 自旋轨道相互作用
介观与纳米尺度物理
2018-06-20 v1
摘要
我们从理论上研究了 Si、Ge 以及 Ge/Si 核壳纳米线（NWs）中的低能空穴态。我们模型中的纳米线核具有矩形截面，并详细给出了方形截面的结果。对于 Ge 和 Ge/Si 核壳纳米线，我们获得了与先前柱对称纳米线理论结果非常吻合的结论。特别地，这些纳米线允许存在异常强且可由电场控制的 Rashba 型自旋轨道相互作用（SOI）。我们发现 SOI 的主要贡献来自“直接 Rashba 自旋轨道相互作用”（DRSOI），这是具有重空穴-轻空穴混合的体系中的重要机制。我们的 Si 纳米线结果显著依赖于晶轴取向。数值上观察到的对生长方向的依赖性与简单模型的解析结果一致，并且我们确定了一种构型，其中 DRSOI 在 Si 纳米线中可实现毫电子伏特量级的自旋轨道能量。此外，我们分析了 SOI 对电场以及 Ge 或 Si 核截面的依赖关系。在磁场作用下可在谱中打开螺旋带隙。我们在垂直于纳米线的磁场下获得了最大的 g 因子。
引用
@article{arxiv.1712.03476,
title = {Direct Rashba spin-orbit interaction in Si and Ge nanowires with different growth directions},
author = {Christoph Kloeffel and Marko J. Rančić and Daniel Loss},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.03476},
year = {2018}
}
备注
24 pages main article + 5 pages supplement, 13 figures