Spin splitting of surface states in HgTe quantum wells

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 ΔN_s як функція затворної напруги якісно пояснюється запропонованою спрощеною електростатичною моделлю поверхневих станів, локалізованих на гетерограниці квантових ям. Експериментальні значення ΔN_s 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.