二维空穴气中自旋霍尔效应的光学控制
介观与纳米尺度物理
2025-03-10 v1 材料科学
摘要
相对论效应通过将自旋与动量交织在一起，影响固体中带电粒子的运动。由此产生的现象表现出丰富而有趣的特性，能够揭示全新的量子器件。在此背景下，在IV族异质结构中形成的二维空穴气由于具有显著的自旋轨道耦合，成为一个特别有前景的平台。然而，迄今为止，对自旋动量锁定的利用和自旋流的精确操控仍然难以实现。在这里，我们使用调制掺杂技术在新颖的Ge1-xSnx/Ge界面处打破空间反演对称性，并探索新兴Rashba耦合空穴气中的自旋轨道现象。磁光研究证明了具有纳秒量级载流子寿命的交错能带排列的异常建立。随后利用光学自旋取向，在Rashba分裂的二维气中直接注入自旋极化电流。结果表明，自旋到电荷的转换确实通过逆自旋霍尔效应在交错能隙处发生。这提供了对自旋轨道哈密顿量低阶贡献的前所未有的访问途径。此外，它带来了令人惊人的证明，即通过光激发密度修改Rashba耦合可以实现对自旋霍尔角的光学控制。因此，Ge1-xSnx量子阱凭借其独特的自旋相关性质以及在输运与光子领域交叉点上引人入胜的量子现象，提供了创新的解决方案和功能。
引用
@article{arxiv.2503.05583,
title = {Optical control of the spin-Hall effect in a two-dimensional hole gas},
author = {Simone Rossi and Valentina Caprotti and Andrea Filippi and Emiliano Bonera and Jacopo Pedrini and Roberto Raimondi and Maksym Myronov and Fabio Pezzoli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.05583},
year = {2025}
}