Efectos de la interacción espín-órbita, presión hidrostática y temperatura sobre el coeficiente de absorción óptica en un anillo cuántico 2D
En este trabajo, se estudian los efectos de la interacción espín-órbita de tipo Zeeman anómalo, Rashba y Dresselhaus en un sistema de anillo cuántico bidimensional compuesto por Al_{0.3}Ga_{0.7}As en las barreras y GaAs en la región de confinamiento. Además, se considera un efecto Zeeman convenciona...
- Autores:
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Suárez Ubarnes, Luis David
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2025
- Institución:
- Universidad de Antioquia
- Repositorio:
- Repositorio UdeA
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- Temperatura
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En este trabajo, se estudian los efectos de la interacción espín-órbita de tipo Zeeman anómalo, Rashba y Dresselhaus en un sistema de anillo cuántico bidimensional compuesto por Al_{0.3}Ga_{0.7}As en las barreras y GaAs en la región de confinamiento. Además, se considera un efecto Zeeman convencional mediante la aplicación de un campo magnético externo en la dirección del eje z, y se incorpora una impureza donadora hidrogenoide en el centro del anillo. Se analizan los efectos de la presión hidrostática y la temperatura en las propiedades del sistema, introduciendo variaciones en las ecuaciones de las bandas de energía, el potencial de confinamiento, la masa efectiva y la constante dieléctrica del material. A través de este enfoque, se estudia la distribución de los estados energéticos y la absorción óptica lineal de primer orden. Los resultados muestran que las variaciones en la presión y la temperatura afectan significativamente el comportamiento de las transiciones electrónicas en el material. El modelo que incluye la interacción espín-órbita proporciona un análisis más completo, considerando el doble de transiciones electrónicas en comparación con el modelo sin dicha interacción, lo que conduce a la aparición de más transiciones permitidas y cambios en el estado de espín. |
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Study of third harmonic generation in inxga1- xas semi-parabolic 2-d quantum dot under the influence of rashba spin-orbit interactions (soi): Role of magnetic field, confining potential, temperature & hydrostatic pressure. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 147:115620. Duque, C. A., López, S. Y., and Mora-Ramos, M. E. (2007). Hydrostatic pressure effects on the γ − x conduction band mixing and the binding energy of a donor impurity in gaas-ga1−xalxas quantum wells. Phys. Status Solidi B, 244:1964–1970 Elabsy, A. M. (1994). Effect of the γ − x crossover on the binding energies of confined donors in single gaas/alxga1−xas quantum-well microstructure. J. Phys.: Condens. Matter, 6:10025–1030. Engel, H.-A., Recher, P., and Loss, D. (2001). Electron spins in quantum dots for spintronics and quantum computation. Solid state communications, 119(4-5):229–236. Errandonea, D., Segura, A., Munoz, V., and Chevy, A. (1999). 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Duque, Carlos A.Suárez Ubarnes, Luis DavidGrupo de Materia Condensada-UdeAMarín Cadavid, Jairo HumbertoGómez Urrea, Hernán Alejandro2025-10-20T15:40:02Z2025https://hdl.handle.net/10495/47856En este trabajo, se estudian los efectos de la interacción espín-órbita de tipo Zeeman anómalo, Rashba y Dresselhaus en un sistema de anillo cuántico bidimensional compuesto por Al_{0.3}Ga_{0.7}As en las barreras y GaAs en la región de confinamiento. Además, se considera un efecto Zeeman convencional mediante la aplicación de un campo magnético externo en la dirección del eje z, y se incorpora una impureza donadora hidrogenoide en el centro del anillo. Se analizan los efectos de la presión hidrostática y la temperatura en las propiedades del sistema, introduciendo variaciones en las ecuaciones de las bandas de energía, el potencial de confinamiento, la masa efectiva y la constante dieléctrica del material. A través de este enfoque, se estudia la distribución de los estados energéticos y la absorción óptica lineal de primer orden. Los resultados muestran que las variaciones en la presión y la temperatura afectan significativamente el comportamiento de las transiciones electrónicas en el material. El modelo que incluye la interacción espín-órbita proporciona un análisis más completo, considerando el doble de transiciones electrónicas en comparación con el modelo sin dicha interacción, lo que conduce a la aparición de más transiciones permitidas y cambios en el estado de espín.In this work, we study the effects of spin-orbit interaction of the anomalous Zeeman, Rashba, and Dresselhaus types in a two-dimensional quantum ring system composed of Al_{0.3}Ga_{0.7}As in the barriers and GaAs in the confinement region. Additionally, a conventional Zeeman effect is considered by applying an external magnetic field in the direction of the Z axis, and a hydrogenic donor impurity is incorporated at the center of the ring. We analyze the effects of hydrostatic pressure and temperature on the properties of the system by introducing variations in the equations for the energy bands, the confinement potential, the effective mass, and the dielectric constant of the material. Through this approach, we study the distribution of energy states and the first-order linear optical absorption. The results show that variations in pressure and temperature significantly affect the behavior of electronic transitions in the material. The model that includes spin-orbit interaction provides a more complete analysis, considering twice as many electronic transitions compared to the model without such interaction, leading to the appearance of more allowed transitions and changes in the spin state.COL0033319MaestríaMagíster en Física66 páginasapplication/pdfspaUniversidad de AntioquiaMaestría en FísicaDepartamento de Ciencias BásicasMedellín, ColombiaFacultad de Ciencias Exactas y NaturalesCampus Medellín - Ciudad Universitariahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Efectos de la interacción espín-órbita, presión hidrostática y temperatura sobre el coeficiente de absorción óptica en un anillo cuántico 2DTrabajo de grado - Maestríahttp://purl.org/redcol/resource_type/TMTexthttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceinfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/draftAmeenah, A. 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Study of third harmonic generation in inxga1- xas semi-parabolic 2-d quantum dot under the influence of rashba spin-orbit interactions (soi): Role of magnetic field, confining potential, temperature & hydrostatic pressure. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 147:115620.Duque, C. A., López, S. Y., and Mora-Ramos, M. E. (2007). Hydrostatic pressure effects on the γ − x conduction band mixing and the binding energy of a donor impurity in gaas-ga1−xalxas quantum wells. Phys. Status Solidi B, 244:1964–1970Elabsy, A. M. (1994). Effect of the γ − x crossover on the binding energies of confined donors in single gaas/alxga1−xas quantum-well microstructure. J. Phys.: Condens. Matter, 6:10025–1030.Engel, H.-A., Recher, P., and Loss, D. (2001). Electron spins in quantum dots for spintronics and quantum computation. Solid state communications, 119(4-5):229–236.Errandonea, D., Segura, A., Munoz, V., and Chevy, A. (1999). Effects of pressure and temperature on the dielectric constant of gas, gase, and inse: Role of the electronic contribution. Physical Review B, 60(23):15866Gladysiewicz, M., Kudrawiec, R., and Wartak, M. (2014). Theoretical studies of optical gain tuning by hydrostatic pressure in gainnas/gaas quantum wells. Journal of Applied Physics, 115(3).Goudsmit, S. and Uhlenbeck, G. E. (1926). Spinning electrons and the structure of spectra. Nature, 117(2938):264–265.Griffiths, D. J. and Schroeter, D. F. (2018). Introduction to quantum mechanics. Cambridge university pressHachicha, M., Oujia, B., and Jaziri, S. (2019). Temperature and pressure effects on the binding and emission energies of excitons in quantum rings. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 108:232–238.Hao, Y.-F. (2010). Spin splitting in alxga1- xas/gaas/alyga1- yas/alxga1- x as quantum wells. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 43(2):639–643.Hernández-Rosero, O., Bolívar-Marinez, L., and Pérez-Merchancano, S. (2007). Acoplamiento espin orbita y efecto rashba en un pozo de potencial rectangular. Revista Colombiana de Física, 39(1).Iqraoun, E., Sali, A., El-Bakkari, K., Ezzarfi, A., Mora-Ramos, M., and Duque, C. (2021). Simultaneous effects of temperature, pressure, polaronic mass, and conduction band non*parabolicity on a single dopant in conical GaAs-AlxGa1−xAs quantum dots. Physica Scripta, 96(6):065808Kumar, D. S., Boda, A., Mukhopadhyay, S., and Chatterjee, A. (2015). Effect of rashba spin–orbit interaction on the ground state energy of a d0 centre in a gaas quantum dot with gaussian confinement. Superlattices and Microstructures, 88:174–179La Mecánica Cuántica (2009). Interacción con un campo electro-magnético ii. Consultado el 16 de septiembre de 2024.Lizarza, J. T. C. (2000). Método de los elementos finitos para análisis estructural. JT Celigüeta.Medintz, I. L., Uyeda, H. T., Goldman, E. R., and Mattoussi, H. (2005). Quantum dot bioconjugates for imaging, labelling and sensing. Nature materials, 4(6):435–446.Mora-Ramos, M. E., López, S. Y., and Duque, C. A. (2008). γ − x mixing in gaas-ga1−xalxas quantum wells under hydrostatic pressure. Eur. Phys. J. B, 62:257–261.Moya, E. and Errandonea, D. (1998). Evolución con la presión de la constante dieléctrica en knb03 hasta 30 kbar. Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, 37(2-3).Nave, R. (2024). Zeeman effect. Excerpted from the HyperPhysics website.Neamen, D. A. and Biswas, D. (2011). Semiconductor physics and devices. McGraw-Hill higher education New York.Pietiläinen, P. and Chakraborty, T. (2006). Energy levels and magneto-optical transitions in parabolic quantum dots with spin-orbit coupling. Physical Review B—Condensed Matter and Materials Physics, 73(15):155315.Pourmand, S. E. and Rezaei, G. (2018). The rashba and dresselhaus spin-orbit inter-actions effects on the optical properties of a quantum ring. Physica B: Condensed Matter, 543:27–31.Rosero, O. L. H. (2019). Efectos de la interacción espín-órbita en impurezas hidrogenoides en semiconductores. PhD thesis, Universidad de Buenos Aires.Samara, G. A. (1983). Temperature and pressure dependences of the dielectric constants of semiconductors. Phys. Rev. B: Condens. Matter; (United States), 27:6.Santana, D. A. M. (2018). Efecto de la orientación cristalográfica en la conductividad hall de espín y fase de berry de un gas electrónico con interacción espín-órbita. Tesis de maestría, Maestría en Ciencias en Nanociencias, Ensenada, Baja California, MéxicoShakouri, K., Szafran, B., Esmaeilzadeh, M., and Peeters, F. (2012). Effective spin-orbit interaction hamiltonian for quasi-one-dimensional quantum rings. Physical Review B—Condensed Matter and Materials Physics, 85(16):165314.Varshni, Y. P. (1967). 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