弱反局域化的可靠建模以实现精确自旋寿命提取
介观与纳米尺度物理
2021-12-28 v1
摘要
我们研究了同时具有 Rashba 和 Dresselhaus 自旋轨道耦合 (SOC) 的二维电子气 (2DEGs) 中的磁电导修正模型，以评估其对实验数据拟合的适用性。我们特别比较了大多只能数值处理的朗道量子化 Cooperon 方法，以及最近用于获得任意 Rashba 和 Dresselhaus SOC 显式解的准经典近似 [PRL 112, 156601 (2019)]。研究发现，即使在磁场的最低阶项，准经典近似也会产生显著不同的结果，似乎不适合用于可靠的参数拟合。当对朗道能级的求和被波矢积分替代时，这种差异就会出现。通过用欧拉-麦克劳林公式给出的前两项修正来补充准经典模型，可以实现实质性的改进。然而，相应的修改仅在特殊的 SOC 参数配置下才可行，即朗道能带混合可忽略且存在考虑朗道量子化的闭合形式解。这种情况出现在持续自旋螺旋出现且弱反局域化与弱局域化之间发生转变的参数区域。结合近期发现，我们推导出一个广义的闭合形式磁电导修正表达式，适用于沿至少有两个生长方向米勒指数模相等的晶体方向生长的通用 2DEG。该结果是长寿命自旋纹理的自旋寿命的函数，并在持续自旋螺旋区域附近有效。通过将推导公式的结果与多带 Cooperon 的数值对角化结果以及最近建立的基于蒙特卡洛的实空间模拟结果在示例性 (001)、(113) 和 (110) 2DEG 中进行比较，验证了其准确性。
引用
@article{arxiv.2112.03966,
title = {Reliable modeling of weak antilocalization for accurate spin-lifetime extraction},
author = {Michael Kammermeier and Takahito Saito and Daisuke Iizasa and Ulrich Zülicke and Makoto Kohda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.03966},
year = {2021}
}
备注
18 pages, 7 figures