Si-MOSFET 中二维低密度电子体系的自旋与谷 Valley 依赖分析

Si 金属氧化物场效应晶体管 (MOSFET) 中的 2D 电子体系 (2DES) 由两个相互作用的 distinct 电子流组成。我们使用经典映射到包含桥接项的 hypernetted-chain (CHNC) 方程计算密度 $n$ 和自旋极化 $\zeta$ 作为函数的总能量,在强相关低密度 regime 中。此处由自旋和谷指标产生的十个分布函数被自一致计算,以获得总自由能、化学势、压缩性和自旋灵敏度。与 Conti 等人 (在 T=0, $\zeta=0$) 的 2-valley 量子分子蒙特卡洩 (QMC) 数据进行比较,在 T=0 时结果表现出 excellent 一致性。然而,与单谷 2DES 不同,我们发现 unpolarized 相在 2-valley 系统中始终是稳定相,直至 Wigner 晶体化于 $r_s=42$。这导致 $g^*$ 对自旋极化和密度不敏感。从自由能计算的压缩性和自旋灵敏度增强确认了基于耦合模式形成的简单方法对二维谷响应的有效性。QMC、CHNC 和耦合模式理论三种方法结果紧密一致。我们的结果不包含 ad hoc 拟合参数。它们与实验一致,不涉及杂质效应或金属-绝缘体转变现象学。