Efeito Hall de spin em poços quânticos com acoplamento spin-órbita inter-subbanda [thesis]

Marco Antonio de Oliveira Hachiya
AGRADECIMENTOS Agradeçoà meus pais pelo apoio dado nos momentos de incerteza e os questionamentos levantados quando minhas decisões pareciam certas. Ao meu pai pela ajuda nas decisões e por ensinar com exemplos como se transformar no profissional que pretendo ser.À minha mãe pelo apoio, confiança, risadas ao telefone e disposição para me ajudar sem questionamentos. Sua boa vontade em ajudar a todosé um exemplo para os que convivem com ela. A minha irmã Jamile pelas horas de brigas,
more » ... rigas, conhecimentos e músicas trocadas ("Like a rolling stone?"). Ao meu irmão João Paulo pelas horas de brigas, dicas sobre video-game e conversas irônicas ("I don't need to fight, to prove I'm right"). Aos meus avós, Floripes, Luisa (in Memorian), Etsuo (in Memorian) e João pela preocupação com o neto longe de casa. A Léa pelo opoio, amizade e conselhos na hora certa ("Those sweet words"). Aos meus amigos Henrique, Alexandre e Rafael pela troca de idéias, muitas risadas e dinheiro emprestado ("The best things in life are free"). Aos meus amigos de curso (Charles, Kazão, Filipe, Lorenzen, Bruno, Jader) pelas dúvidas resolvidas e pela amizade. Aos meus amigos de república Ricardo e Bruno pelas risadas e pelas contas de luz e telefone esquecidas. Agradeço ao meus amigos de sala Mariana, Vivian, Fabiano pela ajuda com Física, assuntos burocráticos e horas de estudo sem ventilador. Ao meu Padrinho e Madrinha pelo estimulante ambiente de aprendizado e questionamentos e pela hospedagem quando precisei. A secretária do grupo Cris pelo trabalho em nos auxiliar, conversas e seriados da TV americana. Agradeço aos funcionários da biblioteca e do IFSC em geral. Aos professores do IFSC pelas horas de ensino e tentativa de nos entusiasmar com a Física que se revelava na nossa frente e não diante de exames e equações decoradas. Ao apoio financeiro da Capes e dos pais. Ao orientador J. C. Egues pela dedicação ao trabalho e aos seus alunos e pela seriedade com que encara a Física. Ao professor Esmerindo pela ajuda com as simulações numéricas e pelo ensino do caminho a ser tomado, apresentando as dificuldades e compartilhandoas. Aos membros do grupo Filipe e Gérson por resolverem minhas dúvidas. Aos outros membros do grupo, Thiago e Antônio, pelos questionamentos levantados. Finalmente,à Poliana, Esmerindo, Filipe, Egues e Gérson pelas revisões do manuscrito. Devidoà ajuda de todas as pessoas citadas posso ter um diploma e continuar meus estudos. Este trabalho leva meu nome, mas eleé de fato feito por todos que convivem comigo. Palavras-chave: Spintrônica. Efeito Hall de spin. Interação spin-órbita. ABSTRACT HACHIYA, M. 0. Spin Hall effect in quantum wells with intersubband spin-orbit coupling 2009. (93) p. Thesis (Master) -Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2009. Using the Kubo linear response theory, we investigate spin Hall conductivity σ z xy in a two-dimensional electron gas in quantum wells with two subbands, when intersubbandinduced spin-orbit coupling is operative [Bernardes et al. Phys. Rev. Lett. 99, 076603 (2007) & Calsaverini et al. Phys. Rev. B 78, 155313 (2008)]. This new spin-orbit term is non-zero even in symmetric structures and it arises from the distinct parity of the confined states. We find non-zero and non-universal σ z xy (dependent on spin-orbit coupling strength η) when only one of the subbands is occupied. This is in contrast to the Rashba spin-orbit interaction for which σ z xy is identically zero. To obtain realistic values for σ z xy , we develop a self-consistent scheme to calculate η. We performed this calcultion for different values of the eletronic density in single and double wells. We find that σ z xy shows a non-monotonic behavior and a sign change as the Fermi energy (carrier density) varies between the two subband edges. However, our results indicate that σ z xy is extremely small " e 8π " and possibly not measurable.
doi:10.11606/d.76.2009.tde-11092009-145126 fatcat:eara3d4gwne4zbjt4e3sdhd5li