Kuantum anti-tellerinde rashba spin-orbital parçalanması
Rashba spin-orbital splitting in quantum anti-wires
Yazar: DENİZ TÜRKÖZ ALTUĞ
Danışman: PROF. DR. ARİF BABANLI
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Kuantum teli = Quantum wire ; Nanokristaller = Nanocrystals ; Nanotüp = Nanotube

Özet:
Rashba spin-yörünge etkileşmesi dikkate alınarak, III-V tipi yarıiletken kuantum anti-telinde, elektronların enerji spektrumları ve dalga fonksiyonları; basit parabolik band modeli ve üç bandlı Kane modelini kullanarak, magnetik alanın olduğu ve olmadığı durumlarda hesaplanmıştır. Magnetik alanın olmadığı durumda dalga fonksiyonları Bessel, magnetik alanın olduğu durumda ise konfuluent hipergeometrik fonksiyon kullanılmıştır. Kuantum anti-telinde sınırlandırılmış elektronların enerji spektrumunun Rashba parametresi, yarıçap, yükseklik ve magnetik alana göre değişimleri ayrı ayrı hesaplanmıştır. Burada göz önüne alınan kuantum anti-teli, bileşik halindeki kompozit bir yarı iletkenin içinin oyulması sonucunda elde edilen ? yarıçaplı uzun bir silindirik oyuktur.İkinci bölümde, Kane tipi et kalınlıklı yarıiletken kuantum tellerinin yüzeyinde elektronun balistik iletkenliği, Kane denkleminde Rashba spin-yörünge terimi dikkate alınarak hesaplandı. Burada, elektronun enerji spektrumunu, spin-yörünge sabitinin işaretine bağlı değişimi incelendi. Elektronun bu enerji spektrumu magnetik alan yokken iki dala sahiptir. Bu dallardan bir tanesinin sadece bir minimumu varken, diğer dalın k=0 da bir maksimum, k?0 da iki minimumu vardır. Magnetik alanı değiştirilerek bu maksimum noktaları kontrol edilebilir. Bu sonuçlar Kane tipi et kalınlıklı silindirin, sınırlı sıcaklıklarda balistik iletkenlik araştırmalarında kullanılır. Elektronun spektrumunun alt bandlarında yerel ekstremum noktalarının olmasına yol açar. Balistik iletkenliğin kimyasal potansiyele bağlı değişimi monoton değildir. Elektronun g-çarpanının Rashba parametresine bağlı değişiminin lineer olduğu görüldü. 0 K sıcaklıktaki iletkenlik keskin basamaklı iken, T?0 K sıcaklık değerlerinde bu keskin basamakları örten bir eğri olmaktadır.

Abstract:
The electronic states of a semiconductor quantum-antiwire in the presence of Rashba spin-orbital interaction and external magnetic field are theoretically investigated taking into account the simple parabolic band model and three-band Kane?s model. The wave functions are found Bessel functions when there is not an applied magnetic field and confuluent hypergeometric functions in the case of an applied magnetic field. Calculations are performed for a hard-wall confinement potential. The radii, height, coupling strength and magnetic field dependence of Rashba splitting are calculated for electrons. The system considered here might simply be a very long cylindrical cavity of radius ? etched out of a bulk composite semiconductor material.In second section, the energy spectrum, ballistic conductance of an electron on the surface of a Kane type semiconductor hollow cylinder has been calculated by using the Kane equation with an additional term that takes into account the spin-orbit interaction. We obtained electron energy spectrum, which depends on the sign of the effective spin-orbital constant. The energy spectrum of electrons has two branches when the magnetic field does not exist. One of these branches has only one minimum while the other branch has one maximum around k=0 and k?0 two minima. The external magnetic field can control these extrema which occur in the event transport. The results were used to obtain the ballistic conductance at finite temperature of the Kane type hollow cylinder. It has been found that nonmonotonic dependence of the ballistic conductance of the system on the chemical potential. The g-factor of electrons was observed to depend on Rashba parameter in a linear manner. T?0 K temperature smears out the sharp steps in the zero-temperature conductance.