HgTe量子阱中不同自旋-轨道项对自旋输运的指纹特征

利用$\vec{k}$$\cdot$$\vec{p}$理论，我们推导了一个有效的四带模型，描述了在面外z方向反转对称性破缺和面内限制势存在下，典型二维拓扑绝缘体（HgTe/CdTe量子阱）的物理特性。我们发现，在微扰论的三阶项以内，只有反转对称性破缺势能为四带哈密顿量生成了自旋空间中的非对角新元素。当这个新的有效哈密顿量被折叠成导带（电子）或价带（重空穴）的有效两带模型时，出现了两个竞争项：(1) 源于z方向反转对称性破缺势的Rashba自旋-轨道相互作用，以及(2) 作为面内限制势结果的面内Pauli项。进一步在Landauer-Büttiker形式体系内分析了导带中的自旋输运。我们发现，对于非对称掺杂的HgTe量子阱，自旋霍尔电导的行为由Rashba项主导。