Интерфейсные вклады в параметры спин-орбитального взаимодействия для электронов на интерфейсе (001) GaAs/AlGaAs
Ж. А. Девизорова+*, А. В. Щепетильников*×, Ю. А. Нефёдов×, В. А. Волков+*, И. В. Кукушкин×
+Институт радиотехники и электроники им. Котельникова РАН, 125009 Москва, Россия
*Московский физико-технический институт (государственный университет), 141700 Долгопрудный, Россия
×Институт физики твердого тела РАН, 142432 Черноголовка, Россия
Abstract
Теоретически и экспериментально исследованы одночастичные механизмы
спинового расщепления энергетического спектра 2D-электронов в односторонне
легированной квантовой яме на основе (001) GaAs/AlxGa1-xAs. Показано,
что интерфейсное спин-орбитальное взаимодействие заметно компенсирует
(усиливает) вклад объемных механизмов Дрессельхауза (Бычкова-Рашбы).
Теоретический подход основан на решении уравнения эффективной массы в
квазитреугольной яме, дополненного новым граничным условием на высоком и
атомарно резком гетеробарьере. Модель учитывает спин-орбитальное взаимодействие
электронов как с объемным, так и с гетероинтерфейсным кристаллическим потенциалом
симметрии C2v, а также отсутствие центра инверсии и непараболичность зоны
проводимости в GaAs. Выведен эффективный 2D спиновый гамильтониан, содержащий
как объемные, так и интерфейсные вклады в константы Дрессельхауза
(αBIA) и Рашбы (αSIA). Найдена аналитическая связь между этими
константами и компонентами анизотропного и нелинейного тензора g-фактора в
наклонном квантующем магнитном поле. Экспериментальный подход основан на
детектировании электронного спинового резонанса в микроволновом диапазоне, с
одной стороны, и фотолюминесцентных измерениях параметра непараболичности, с
другой. Из сравнения с теорией извлечены интерфейсные вклады в αBIA,
αSIA.