HgTe量子阱的磁性质

利用解析公式和有限差分格式，我们研究了在垂直磁场和硬壁存在下，对应于正常和反转机制的能带结构参数的HgTe/CdTe基量子阱的能谱和磁边缘态的磁场依赖性。在正常机制下，最顶部的（类电子）价带和最低的（类空穴）导带朗道能级之间的交叉点下方无法找到反向传播的自旋极化态；而在反转机制下，尽管这些态不再受时间反演对称性保护，但在有限磁场下仍可观察到此类态。此外，本文还研究了HgTe量子阱的体磁化率和磁化率，特别是它们对磁场、化学势和载流子密度的依赖关系。我们发现，对于固定的化学势和固定的载流子密度，正常和反转机制下的磁化和磁化率均表现出de Haas-van Alphen振荡，其振幅随温度升高而减小。此外，如果能带结构是反转的，基态磁化（以及随之而来的基态磁化率）在最顶部价带和最低导带朗道能级的交叉点处是不连续的。在有限温度和/或掺杂下，这种不连续性被电子和空穴的贡献所抵消，总磁化和磁化率是连续的。在正常机制下，基态磁化的这种不连续性不会出现，并且在零温和有限温度下磁化都是连续的。