論文の概要: Non-adiabatic Berry phase for semiconductor heavy holes under the
coexistence of Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.07436v1
- Date: Wed, 15 Feb 2023 02:57:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-16 16:01:30.463593
- Title: Non-adiabatic Berry phase for semiconductor heavy holes under the
coexistence of Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions
- Title（参考訳）: RashbaとDresselhausのスピン軌道相互作用共存下における半導体重孔の非断熱的ベリー相
- Authors: Tatsuki Tojo and Kyozaburo Takeda
- Abstract要約: マルチバンドシステムに対して非アベリアベリー接続 (tensor $mathbb R$) と位相 (matrix $boldsymbol Gamma$) を定式化する。
我々は、SiGe2次元量子井戸に閉じ込められた重質量ブラックホールに焦点を当てる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We formulate the non-Abelian Berry connection (tensor $\mathbb R$) and phase
(matrix $\boldsymbol \Gamma$) for a multiband system and apply them to
semiconductor holes under the coexistence of Rashba and Dresselhaus spin-orbit
interactions. For this purpose, we focus on the heavy-mass holes confined in a
SiGe two-dimensional quantum well, whose electronic structure and spin texture
are explored by the extended $\boldsymbol{k}\cdot\boldsymbol{p}$ approach. The
strong intersubband interaction in the valence band causes quasi-degenerate
points except for point $\Gamma$ of the Brillouin zone center. These points
work as the singularity and change the Abelian Berry phase by the quantization
of $\pi$ under the adiabatic process. To explore the influence by the
non-adiabatic process, we perform the contour integral of $\mathbb R$
faithfully along the equi-energy surface by combining the time-dependent
Schr\"{o}dinger equation with the semi-classical equation-of-motion for
cyclotron motion and then calculate the energy dependence of $\boldsymbol
\Gamma$ computationally. In addition to the function as a Dirac-like
singularity, the quasi-degenerate point functions in enhancing the intersubband
transition via the non-adiabatic process. Consequently, the off-diagonal
components generate both in $\mathbb R$ and $\boldsymbol \Gamma$, and the
simple $\pi$-quantization found in the Abelian Berry phase is violated. More
interestingly, these off-diagonal terms cause "resonant repulsion" at the
quasi-degenerate energy and result in the discontinuity in the energy profile
of $\boldsymbol \Gamma$.
- Abstract（参考訳）: 多重バンド系に対して非アベリアベリー接続 (tensor $\mathbb R$) と位相 (matrix $\boldsymbol \Gamma$) を定式化し、Rashba と Dresselhaus のスピン軌道相互作用の共存の下で半導体ホールに適用する。
この目的のために、電子構造とスピンテクスチャを拡張された$\boldsymbol{k}\cdot\boldsymbol{p}$アプローチで探究する2次元量子井戸に閉じ込められた重い穴に焦点を当てる。
原子価帯内の強いサブバンド間相互作用は、ブリルアンゾーン中心のポイント$\gamma$を除いて準縮退点を引き起こす。
これらの点が特異点として機能し、アベリア・ベリー位相はアディアバティック過程の下で$\pi$の量子化によって変化する。
非断熱的過程の影響を探るために、時間依存のschr\"{o}dinger方程式とサイクロトロン運動の半古典的方程式を組み合わせることで、等価エネルギー面に沿って忠実に$\mathbb r$の輪郭積分を行い、計算的に$\boldsymbol \gamma$のエネルギー依存性を計算する。
ディラック様特異点としての関数に加えて、準退化点は非断熱過程を通じてバンド間遷移を強化する。
その結果、オフ対角成分は$\mathbb R$ と $\boldsymbol \Gamma$ の両方で生成され、Abelian Berry 相にある単純な $\pi$-quantization が破られる。
より興味深いことに、これらの非対角的な項は準退化エネルギーにおいて「共鳴反発」を引き起こし、$\boldsymbol \Gamma$のエネルギープロファイルの不連続をもたらす。
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