圆柱形 Ge 纳米线中的空穴能带分散与强 `自旋'-轨道耦合

在半导体 Ge 纳米线中可以实现准一维空穴气体。空穴气体的最低两个能带分散本质上是两个平移抛物线， 在 $k_{z}=0$ 处发生反穿越。这一独特的低能能带结构表明存在强 `自旋' (准自旋) 轨道耦合。基于轴向近似下的 Luttinger-Kohn 哈密顿量, 我们展示了两种组合能带分散, 这些能带不仅彼此独立, 且具有强 `自旋'-轨道耦合, 且可在强磁场存在下获得。对三个代表性纳米线生长方向 [001], [111] 和 [110] 进行了实际计算。我们还通过构建空穴气体的低能有效哈密顿量来进一步确认这些结果。我们还计算了外部电场诱导的自旋分裂，以与磁场诱导的自旋分裂进行比较。