p型掺杂半导体中的表面态、Friedel振荡与自旋积累
材料科学
2009-11-11 v1 无序系统与神经网络
摘要
我们考虑具有尖锐边界的空穴掺杂半导体，并研究响应电荷电流的边界自旋积累。首先，我们精确求解了由半空间各向同性Luttinger模型描述的单粒子量子力学问题，并为相应的哈密顿量构造了正交归一基。结果表明，完整的基包含两类本征态。第一类态包含常规的入射波和反射波，而另一类态包括局域表面态。其次，我们考虑存在平行于边界流动的电荷电流的多体系统。结果表明，局域态对表面附近的自旋积累有贡献。我们还表明，自旋密度表现出电流诱导的Friedel振荡，其三个不同周期由轻空穴和重空穴的费米动量决定。我们找到了远离边界处Friedel振荡的精确渐近表达式。我们还数值计算了自旋密度分布，并计算了总自旋积累，其定义为自旋密度在垂直于边界方向上的积分。结果表明，总自旋积累很好地拟合简单公式S ~(1 - m_L/m_H)^2，其中m_L和m_H分别是轻空穴和重空穴质量。讨论了无序效应。我们估计了Luttinger模型中的自旋弛豫时间，并认为自旋物理不能在扩散近似内描述。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0606670,
title = {Surface states, Friedel oscillations, and spin accumulation in p-doped semiconductors},
author = {Tudor D. Stanescu and Victor Galitski},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0606670},
year = {2009}
}
备注
22 pages, 8 color figures