Auxílio à pesquisa 16/03854-9 - Spintrônica, Isolantes topológicos - BV FAPESP
Processo: 16/03854-9
Pesquisador responsável: Erasmo Assumpção de Andrada e Silva
Beneficiário: Erasmo Assumpção de Andrada e Silva
Pesq. associados: Marcelo Alejandro Toloza Sandoval
Assunto(s): Spintrônica Isolantes topológicos Interação spin-órbita Materiais nanoestruturados Semicondutores
A interação spin-órbita (SO) nos semicondutores e nanoestruturas semicondutoras é responsável por propriedades puramente quânticas de grande interesse tecnológico, como o efeito Rashba e os estados polarizados na superfície (ou borda) de estruturas e materiais isolantes topológicos. Estas propriedades formam a base de diversas propostas de novos dispositivos e atraem hoje muita atenção da comunidade científica, na busca de uma compreensão detalhada dos efeitos da interação SO em novos materiais e estruturas semicondutoras, com diferentes topologias. Entre os problemas em aberto hoje se destacam os efeitos de renormalização do fator-g (um dos parâmetros chaves na engenharia spintrônica) em nanoestruturas, bem como a estrutura eletrônica dos estados de superfície de diferentes nanoestruturas III-V e IV-VI, característica dos isolantes topológicos; ambos os efeitos são determinados em primeira ordem pelo termo de Rashba da interação SO, que é bem descrito por modelos kp de muitas bandas na aproximação da função envelope. Este projeto propõe então um estudo teórico com o objetivo geral de desenvolver a física da interação SO em nanoestruturas semicondutoras, guiado por estes dois problemas. Seguindo uma metodologia tradicional e muito útil na física de semicondutores, partimos de um modelo analítico para os semicondutores volumétricos (kp de muitas bandas, i.e. Kane para III-V e Dimmock para IV-VI), derivamos Hamiltonianas efetivas para os elétrons em diferentes nanoestruturas e situações de campo externo aplicado, resolvemos a estrutura eletrônica, calculamos diferentes propriedades e analisamos os resultados com dados experimentais. As principais aplicações (ou objetivos específicos) da teoria serão: 1. Cálculo e estudo dos estados polarizados em interfaces (simples e interagentes) de nanoestruturas IV-VI (PbTe/PbSnTe) de gap invertido, e nas bordas de fios-quânticos III-V (GaSb/InAs) com propriedades topológicas; e 2) Cálculo da renormalização do fator-g em poços quânticos gerais (i.e. assimétricos, duplos simétrico e assimétrico etc), superredes e fios quânticos III-V e IV-VI. Entre os resultados esperados, a serem apresentados nas principais conferencias da área e publicados em revistas internacionais, estão a obtenção de expressões analíticas gerais para a determinação do fator-g em nanoestruturas e para a estrutura eletrônica dos estados polarizados ("helical/protected") na superfície ou borda de nanoestruturas semicondutoras com topologia não trivial. (AU)
TOLOZA SANDOVAL, M. A.; LEON PADILLA, J. E.; FERREIRA DA SILVA, A.; DE ANDRADA E SILVA, E. A.; LA ROCCA, G. C.. Mesoscopic g-factor renormalization for electrons in III-V interacting nanolayers. Physical Review B, v. 98, n. 7, AUG 28 2018. (16/03854-9)
LEON PADILLA, JHON ELBER; TOLOZA SANDOVAL, MARCELO ALEJANDRO; DA SILVA, ANTONIO FERREIRA; DE ANDRADA E SILVA, ERASMO ASSUMPCAO; LA ROCCA, GIUSEPPE CARLO. g-Factor Anisotropy Inversion in InGaAs 2D Nanostructures. PHYSICA STATUS SOLIDI B-BASIC SOLID STATE PHYSICS, v. 256, n. 6, SI, JUN 2019. (16/03854-9)