Relajación de espín en puntos cuánticos acoplados cuasi-unidimensionales

• Autores: Romano, Carla Lidia
• Año de publicación: 2008
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Tamborenea, Pablo Ignacio
• Materia: INTERACCION ESPIN-ORBITA; PUNTOS CUANTICOS; RELAJACION DE ESPIN; INTERACCION COULOMBIANA; SPIN-ORBIT INTERACTION; QUANTUM DOTS; SPIN RELAXATION TIME; COULOMB INTERACTION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En esta tesis abordamos temas relacionados con la interacción espín-órbita y la interacción coulombiana en sistemas nanowhiskers de semiconductores. Consideramos para nuestro problema sistemas de dos puntos cuánticos acoplados cuasi-unidiemsnionales compuestos de antimoniuro de indio (AlInSb/InSb), arseniuro de galio (AlGaAs/GaAs) y arseniuro de indio (AlInAs/InAs). Cada punto cuántico tendrá un ancho de 30 nm separados por una barrera de 3 nm. Nos propusimos estudiar el caso de un electrón en dicha estructura y compararlo con el caso de dos electrones. Comenzamos obteniendo las expresiones de los Hamiltonianos de Rashba y Dresselhaus en la geometría de puntos cuánticos cuasi-unidimensionales. Estudiamos los niveles de energía y los autoestados del Hamiltoniano del sistema en función del campo magnético y la separación entre los puntos cuánticos. Con estos autoestados calculamos el factor-g y el valor medio de la proyección z del espín < Sz > en función del parámetro de Rashba para distintos semiconductores y variando el ancho de los puntos cuánticos y la separación de los mismos. En los cálculos señalados se analizó la influencia de la interacción espín-órbita (SO) de tipo Rashba y de tipo Dresselhaus. Estos efectos de SO pueden resultar favorables para la fabricación de injectores de espín y detectores basados en barreras de semiconductores no magnéticos. Encontramos que el efecto de Rashba es siempre mayor que el de Dresselhaus para los parámetros utilizados. Para el caso de dos electrones estudiamos la influencia de la interacción coulombiana. Posteriormente, calculamos los tiempos de relajación de espín debido a la interacción electrón-fonón tanto para un electrón como para dos. Para este cálculo consideramos las distintas clases de fonones debido a los potenciales de deformación, piezoeléctrico acústico longitudinal, piezoeléctrico acústico transverso 1 y transverso 2. Estudiamos las transiciones entre estados en fucnión del campo magnético y de la temperatura. En todos los casos planteamos el Hamiltoniano correspondiente y lo diagonalizamos para obtener los niveles de energía y los autoestados. Con estos calculamos las tasas de relajación utilizando la regla de oro de Fermi.
In this thesis we deal with problems related with spin-orbit and coulomb interaction in semiconductor nanowhisker systems. For our problem we consider systems consisting of quasi-undimesional double quantum dots of indium antimonide (AlInSb/InSb), gallium arsenide (AlGaAs/GaAs) and indium arsenide (AlInAs/InAs). Each quantum dot have a width of 30 nm separated by a barrier width of 3 nm. We propose to study the case of one electron in this structure and compared it with the case of having two electrons. We start obtaining the expressions of the Rashba and the Dresselhaus Hamiltonians in the geometry of quasi-undimensional quantum dots. We study the energy levels and the eigenstates of the Hamiltonian of the system as a function of the magnetic field and the separation between the quantum dots. With these eigenstates we calculate the g-factor and the mean value of the z proyection < Sz > as a function of the Rashba parameter for different semiconductors and varying the width of the quantum dots and their separation. In the abovementioned calculations we analized the influence of the spin-orbit interaction (SO) of the Rashba and the Dresselhuas types. These effects of SO may turn out to be favorable for the fabrication of spin injectors and detectors based on barriers of non magnetic semiconductors. We found that the Rashba effect is always stronger than the Dresselhaus effect for the parameters we used. For the case of two electrons we study the influence of the coulomb interaction. Finally, we calculated the spin relaxation times due to the electron-phonon interaction for one and two electrons. For these calculations we considered the different kind of phonons due to the deformation potential, the piezoelectric longitudinal acoustic potential, the piezoelectric transerverse 1 and transverse 2 acoustic potentials. We studied the transitions between states as a function of the magnetic field and the temperature. In all cases, we wrote the corresponding Hamiltonian and we diagonalize it in order to obtain their energy levels and their eigenstates. With them, we calculate the relaxation rates using the Fermi golden Rule.
Fil: Romano, Carla Lidia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.