Узагальнена спін-орбітальна взаємодія та її прояв у двовимірних електронних структурах
In frame of Dirac quantum field theory that describes electrons and positrons as elementary excitations of the spinor field, the generalized operator of the spin-orbit interaction is obtained using non-relativistic approximation in the Hamilton operator of the spinor field taking into account the pr...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019299 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2019299 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20192992019-08-08T13:56:26Z Generalized Spin-Orbit Interaction and Its Manifestation in Two-Dimensional Electron Systems Узагальнена спін-орбітальна взаємодія та її прояв у двовимірних електронних структурах Eremko, A. A. Brizhik, L. Loktev, V. M. спiн-орбiтальна взаємодiя рiвняння Дiрака рiвняння Шредiнгера 2D електронний газ квантова яма спiновий ефект Холла - spin-orbit interaction Dirac equation Schr¨odinger equation 2D electron gas quantum well spin Hall effect - In frame of Dirac quantum field theory that describes electrons and positrons as elementary excitations of the spinor field, the generalized operator of the spin-orbit interaction is obtained using non-relativistic approximation in the Hamilton operator of the spinor field taking into account the presence of an external potential. This operator is shown to contain a new term in addition to the known ones. By an example of a model potential in the form of a quantum well, it is demonstrated that the Schr¨odinger equation with the generalized spin-orbit interaction operator describes all spin states obtained directly from the Dirac equation. The dependence of the spin-orbit interaction on the spin states in quasi-two-dimensional systems of electrons localized in a quantum well is analyzed. It is demonstrated that the electric current in the quantum well layer induces the spin polarization of charge carriers near the boundary surfaces of the layer, with the polarization of the charge carriers being opposite at the different surfaces. This phenomenon appears due to the spin-orbit interaction and is known as the spin Hall effect, which was observed experimentally in heterostructures with the corresponding geometry. В рамках квантової теорiї поля Дiрака, що описує електрони i позитрони як елементарнi збудження спiнорного поля, переходом до нерелятивiстського наближення в операторi Гамiльтона спiнорного поля з урахуванням наявностi зовнiшнього потенцiалу знайдено узагальнений оператор спiн-орбiтальної взаємодiї. Показано, що цей оператор мiстить окрiм вiдомих доданкiв також новий внесок. На прикладi модельного потенцiалу у виглядi квантової ями показано, що рiвняння Шредiнгера з таким узагальненим оператором спiн-орбiтальної взаємодiї описує всi спiновi стани, одержанi з самого рiвняння Дiрака. Дослiджено залежнiсть спiн-орбiтальної взаємодiї вiд спiнового стану у квазiдвовимiрних локалiзованих в площинi квантової ями електронних системах. Показано, що електричний струм у шарi квантової ями iндукує спiнову поляризацiю носiїв поблизу граничних поверхонь шару з протилежною поляризацiєю на протилежних поверхнях, що цiлком зумовлено дiєю узагальненої спiн-орбiтальної взаємодiї i вiдомо як спiновий ефект Холла, що i спостерiгалося експериментально у структурах з подiбною геометрiєю. Publishing house "Academperiodika" 2019-08-02 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019299 10.15407/ujpe64.6.464 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 64 No. 6 (2019); 464 Український фізичний журнал; Том 64 № 6 (2019); 464 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe64.6 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019299/1395 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019299/1396 Copyright (c) 2019 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
спiн-орбiтальна взаємодiя рiвняння Дiрака рiвняння Шредiнгера 2D електронний газ квантова яма спiновий ефект Холла - spin-orbit interaction Dirac equation Schr¨odinger equation 2D electron gas quantum well spin Hall effect - |
| spellingShingle |
спiн-орбiтальна взаємодiя рiвняння Дiрака рiвняння Шредiнгера 2D електронний газ квантова яма спiновий ефект Холла - spin-orbit interaction Dirac equation Schr¨odinger equation 2D electron gas quantum well spin Hall effect - Eremko, A. A. Brizhik, L. Loktev, V. M. Узагальнена спін-орбітальна взаємодія та її прояв у двовимірних електронних структурах |
| topic_facet |
спiн-орбiтальна взаємодiя рiвняння Дiрака рiвняння Шредiнгера 2D електронний газ квантова яма спiновий ефект Холла - spin-orbit interaction Dirac equation Schr¨odinger equation 2D electron gas quantum well spin Hall effect - |
| format |
Article |
| author |
Eremko, A. A. Brizhik, L. Loktev, V. M. |
| author_facet |
Eremko, A. A. Brizhik, L. Loktev, V. M. |
| author_sort |
Eremko, A. A. |
| title |
Узагальнена спін-орбітальна взаємодія та її прояв у двовимірних електронних структурах |
| title_short |
Узагальнена спін-орбітальна взаємодія та її прояв у двовимірних електронних структурах |
| title_full |
Узагальнена спін-орбітальна взаємодія та її прояв у двовимірних електронних структурах |
| title_fullStr |
Узагальнена спін-орбітальна взаємодія та її прояв у двовимірних електронних структурах |
| title_full_unstemmed |
Узагальнена спін-орбітальна взаємодія та її прояв у двовимірних електронних структурах |
| title_sort |
узагальнена спін-орбітальна взаємодія та її прояв у двовимірних електронних структурах |
| title_alt |
Generalized Spin-Orbit Interaction and Its Manifestation in Two-Dimensional Electron Systems |
| description |
In frame of Dirac quantum field theory that describes electrons and positrons as elementary excitations of the spinor field, the generalized operator of the spin-orbit interaction is obtained using non-relativistic approximation in the Hamilton operator of the spinor field taking into account the presence of an external potential. This operator is shown to contain a new term in addition to the known ones. By an example of a model potential in the form of a quantum well, it is demonstrated that the Schr¨odinger equation with the generalized spin-orbit interaction operator describes all spin states obtained directly from the Dirac equation. The dependence of the spin-orbit interaction on the spin states in quasi-two-dimensional systems of electrons localized in a quantum well is analyzed. It is demonstrated that the electric current in the quantum well layer induces the spin polarization of charge carriers near the boundary surfaces of the layer, with the polarization of the charge carriers being opposite at the different surfaces. This phenomenon appears due to the spin-orbit interaction and is known as the spin Hall effect, which was observed experimentally in heterostructures with the corresponding geometry. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019299 |
| work_keys_str_mv |
AT eremkoaa generalizedspinorbitinteractionanditsmanifestationintwodimensionalelectronsystems AT brizhikl generalizedspinorbitinteractionanditsmanifestationintwodimensionalelectronsystems AT loktevvm generalizedspinorbitinteractionanditsmanifestationintwodimensionalelectronsystems AT eremkoaa uzagalʹnenaspínorbítalʹnavzaêmodíâtaííproâvudvovimírnihelektronnihstrukturah AT brizhikl uzagalʹnenaspínorbítalʹnavzaêmodíâtaííproâvudvovimírnihelektronnihstrukturah AT loktevvm uzagalʹnenaspínorbítalʹnavzaêmodíâtaííproâvudvovimírnihelektronnihstrukturah |
| first_indexed |
2023-03-24T08:57:51Z |
| last_indexed |
2023-03-24T08:57:51Z |
| _version_ |
1795757680475766784 |