| Processo: | 16/03854-9 |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Regular |
| Data de Início da vigência: | 01 de agosto de 2016 |
| Data de Término da vigência: | 30 de setembro de 2018 |
| Área do conhecimento: | Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada |
| Pesquisador responsável: | Erasmo Assumpção de Andrada e Silva |
| Beneficiário: | Erasmo Assumpção de Andrada e Silva |
| Instituição Sede: | Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil |
| Pesquisadores associados: | Marcelo Alejandro Toloza Sandoval |
| Assunto(s): | Spintrônica Isolantes topológicos Interação spin-órbita Materiais nanoestruturados Semicondutores |
| Palavra(s)-Chave do Pesquisador: | interação spin-orbita | Isolantes Topológicos | Materiais Multifuncionais | nanoestruturas semicondutoras | Spintrônica | Física dos Semicondutores |
Resumo
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)
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