具有自旋轨道耦合的非相互作用电子的持久斯格明子晶格

持久自旋螺旋(PSH)是在具有 Rashba $\alpha$ 和 Dresselhaus $\beta$ 自旋轨道(SO)可调耦合(即 $\alpha=\pm\beta$)的无序二维电子气中出现的一种稳健的螺旋自旋密度图样。本文研究了在具有两个占据子能带 $\nu=1,2$ 的量子阱中,由 PSH 沿正交方向的相干叠加(即交叉 PSH)所产生的持久斯格明子晶格(PSL)。对于实际的 GaAs 量子阱,我们证明了 Rashba 耦合 $\alpha_\nu$ 和 Dresselhaus 耦合 $\beta_\nu$ 可以被同时调节至相等强度但符号相反,例如 $\alpha_1= \beta_1$ 和 $\alpha_2=-\beta_2$。在此机制下且远离能带反交叉处,我们的非相互作用电子气维持着一种拓扑非平庸的斯格明子晶格自旋密度激发,该激发从其底层的交叉 PSH 继承了对自旋无关无序和相互作用的稳健性。我们发现,作为 PSL 衰减的一种机制,由带间 SO 耦合引起的自旋弛豫率与立方 Dresselhaus 项引起的自旋弛豫率相当。在反交叉附近,带间诱导的自旋混合在能量等高线上导致了超出 Rashba-Dresselhaus 能带的异常自旋织构。我们的 PSL 开启了在具有非相互作用电子的普通 GaAs 量子阱中观察拓扑现象(例如拓扑霍尔效应和斯格明子霍尔效应)的独特可能性。