研究了含Rashba自旋轨道耦合的磁电调制半导体二维电子气中弹道电子反常 位移(Goos-Hnchen位移,即GH位移), 实现了弹道电子的自旋分离,为自旋分离器件的设计提供了理论依据。研究结果表明:通过 调节结构的各个参数包括入射角、磁场强度和Rashba自旋轨道耦合系数,可以有效地调控GH位移;位移在一定条件下可以为正也可以为负; 体系中弹道电子的GH位移和自旋极化态有密切关系,这个自旋 相关的位移可以用来分离不同自旋极化的电子束。基于这些现象,提出了一种利用GH位移在半导体2DEG中分离 不同自旋极化电子的方法,这些现象在设计自旋电子学器件上有所作用。
光电子学 自旋分离 Goos-Hnchen位移 Rashba自旋轨道耦合 optoelectronics spin separation Goos-Hnchen shift Rashba spin-orbit coupling
1 南京信息工程大学数理学院, 江苏 南京210044
2 中国科学院固体物理研究所物质计算科学研究室, 安徽 合肥 230031
3 澳大利亚国立大学理论物理系, 澳大利亚 堪培拉0200
基于半经典玻尔兹曼方程的方法研究了InGaAs/InAlAs 系统中电子在Rashba自旋轨道耦合相互作用(RSOI)和外磁场作用下二维电子气(2DEG)的磁光吸收谱以及选择定则。RSOI的存在使朗道能级相互混合并移动, 在高迁移率和强磁场条件下, 磁光吸收谱可以观察到来自相邻郎道能级和相同自旋间的两个主吸收峰。随着电子浓度、外磁场以及自旋轨道耦合强度的不同可以相应地调制吸收谱强度和峰位等。另外, 由于朗道能级的混合, 使磁光谱出现自旋反转的跃迁, 但由于不同自旋态的电子波函数的重叠很小, 此跃迁对磁光吸收谱的贡献很小。
物理光学 磁光吸收 半经典玻尔兹曼方程 Rashba 自旋轨道耦合
