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Magnétisme des Objets NanoStructurés (DMONS) Equipes de Recherches du DMONS Physique théorique et modélisation Mesoscopic Quantum Physics Research Relaxation de spin dans les semiconducteurs dopés

Relaxation de spin dans les semiconducteurs dopés

spip.php2Dans le domaine de la relaxation de spin dans les semiconducteurs, il y a une grande activité depuis la publication de temps de vie de spin très longs par Kikkawa et Awschalom. Sur le plan expérimental, il a été observé que le temps de vie, qui varie avec la densité de dopants, est maximal près de la densité qui correspond à la transition métal-isolante de Mott. Ceci indique que la relaxation de spin est reliée de façon non-triviale au transport de charge. Des mécanismes dominant la relaxation de spin ont été proposés pour le régime isolant ainsi que pour le régime métallique. Cependant, près de la transition, les théories connues ne peuvent pas être appliquées.

Nous avons élaboré un modèle pour la bande des impuretés (les dopants) avec prise en compte du couplage spin-orbite. Ainsi nous obtenons un modèle de liaisons fortes avec des éléments de saut dépendants du spin. Les éléments de saut avec renversement de spin sont faibles mais non-nuls et mènent à la relaxation du spin avec un temps de vie long. L’ordre de grandeur du temps de vie ainsi estimé correspond à la valeur expérimentale.

En particulier, nous montrons que c’est le couplage spin-orbite de Dresselhaus qui domine la relaxation de spin dans une grande classe de matériaux avec structure de zincblende.

Personnes concernées :

Rodolfo JALABERT

Photo de M. Rodolfo JALABERT
Directeur Adjoint Professeur (PU CE) – Université de StrasbourgIPCMS – Département Magnétisme des Objets NanoStructurés (DMONS) 23 rue du Loess BP 43 Bureau : 2021 Strasbourg 67034 work Téléphone: +33 (0)3 88 10 70 76workFax: +33 (0)3 88 10 72 49workfax Courriel: INTERNET Site internet: Page Personnelle

Dietmar WEINMANN

Photo de M. Dietmar WEINMANN
Directeur de recherche (DR2) – CNRSIPCMS – Département Magnétisme des Objets NanoStructurés (DMONS) 23 rue du Loess BP 43 Bureau 2103 Strasbourg 67034 work Téléphone: +33 (0)3 88 10 72 17workFax: +33 (0)3 88 10 72 49workfax Courriel: INTERNET Site internet: page personnelle

 

En collaboration avec :

Pablo Tamborenea (Univ. Buenos Aires)
Thomas Wellens (Freiburg)
Guido Intronati

Publications:

  • Relaxation mechanism for electron spin in the impurity band of n-doped semiconductors
    P.I. Tamborenea, D. Weinmann, R.A. Jalabert
    Phys. Rev. B 67, 085209 (2007). Preprint version : arXiv:cond-mat/0701329
  • Influence of the spin-orbit interaction in the impurity-band states of n-doped semiconductors
    G.A. Intronati, P.I. Tamborenea, D. Weinmann, R.A. Jalabert
    Physica B 407, 3252 (2012). Preprint version : arXiv:1102.4760
  • Spin relaxation near the metal-insulator transition : dominance of the Dresselhaus spin-orbit coupling
    G.A. Intronati, P.I. Tamborenea, D. Weinmann, R.A. Jalabert
    Phys. Rev. Lett. 108, 016601 (2012). Preprint version : arXiv:1102.4753
  • Spin-orbit effects in nanowire-based wurtzite semiconductor quantum dots
    G.A. Intronati, P.I. Tamborenea, D. Weinmann, R.A. Jalabert
    Phys. Rev. B 88, 045303 (2013). Preprint version : arXiv:1303.1363
  • Charge and spin diffusion on the metallic side of the metal-insulator transition: a self-consistent approach
    T. Wellens, R.A. Jalabert
    Phys. Rev. B 94, 144209 (2016). Preprint version: arXiv:1604.03917
  • Spin-relaxation time in the impurity band of wurtzite semiconductors
    P.I. Tamborenea, T. Wellens, D. Weinmann, R.A. Jalabert
    Phys. Rev. B 96, 125205 (2017). Preprint version: arXiv:1706.07318

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