Сайт переехал physreal.com

Существенен учет взаимодействия зоны проводимости и валентной зоны, поэтому этот эффект наилучшим образом проявляется в узкозонных полупроводниках, например, в материалах группы А₃В₅. Величина энергетического спин-орбитального расщепления в них достигает нескольких мэВ. Если вычислить энергию спин-орбитального взаимодействия по обычным формулам, рассматривая электроны и дырки как независимые квазичастицы, то получится на 5 порядков меньшая величина.

Рис. Закон дисперсии с учетом спин-орбитального взаимодействия в различных частях канала с потенциальной ступенькой (а) и барьером (б). Красная кривая (штриховая) соответствует спину вверх, синяя (сплошная) кривая – спину вниз.

На рисунке представлен закон дисперсии электронов (зависимость энергии от продольного волнового вектора) с учетом спин-орбитального взаимодействия. Он становится непараболическим. Важным обстоятельством является возникновение щели. Именно ее авторы предлагают использовать для получения спин-поляризованного тока. На рис. представлена ситуация, когда уровень Ферми попадает в эту щель. В этом случае потенциальную ступеньку могут проходить только электроны с определенной спиновой поляризацией. Отметим, что электроны вблизи уровня Ферми осуществляют проводимость. Еще интереснее случай с потенциальным барьером. Через него может течь спиновый ток, когда электронный ток равен нулю. Поскольку и ступенька, и барьер могут быть сформированы потенциалом затвора, вот вам и управление спиновым транспортом в канале транзистора.

1.      J.E. Birkholz, V. Meden. J. Phys.: Condens. Matter 20, 085226 (2008).

2.      P. Streda, P. Seba. Phys. Rev. Lett. 90, 256601 (2003).