Физика Низких Температур: Том 45, Выпуск 2 (Февраль 2019), c. 185-191    ( к оглавлению , назад )

Spin splitting of surface states in HgTe quantum wells

A.A. Dobretsova1,2, Z.D. Kvon1,2, S.S. Krishtopenko3,4, N.N. Mikhailov1, and S.A. Dvoretsky1

1Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Novosibirsk 630090, Russia

2Novosibirsk State University, Novosibirsk 630090, Russia

3Institute for Physics of Microstructures RAS, GSP-105, Nizhni Novgorod 603950, Russia

4Laboratoire Charles Coulomb, UMR CNRS 5221, University of Montpellier, Montpellier 34095, France
E-mail: kvon@thermo.isp.nsc.ru
dobretsovaaa@gmail.com

Received October 11, 2018, published online December 20, 2018

Анотація

Виявлено появу биття в осциляціях Шубнікова–де Гааза в зоні провідності HgTe квантової ями завтовшки 18–22 нм при прикладенні верхньої затворної напруги. Аналіз биття вказує на два типи електронів з різними концентраціями на рівні Фермі, що виникають внаслідок рашба-подібного спінового розщеплення першої підзони провідності H1. Різниця двох концентрацій ΔNs як функція затворної напруги якісно пояснюється запропонованою спрощеною електростатичною моделлю поверхневих станів, локалізованих на гетерограниці квантових ям. Експериментальні значення ΔNs також знаходяться в хорошій кількісній згоді з самоузгодженими розрахунками рівнянь Пуассона та Шредінгера для восьмизонного k · p гамільтоніана. Отримані результати наочно демонструють, що велике спінове розщеплення першої підзони провідності обумовлено поверхневою природою станів H1, гібридизованих із зоною важких дірок.

Ключові слова: спінове розщеплення, ефект Рашби, поверхневі стани, осциляції Шубнікова–де Гааза, квантові ями.