بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به وجود برهمکنش راشبا در لایهي نازك عایق توپولوژیک، این برهمکنش منجر به سه نوع برهمکنش متفاوت با نامهاي برهمکنش هایزنبرگگونه، آیزینگ-گونه و ژیالوشینسکی-موریاگونه میشود. هر سه جمله به فاصلهي بین دو ناخالصی، انرژي فرمی و پتانسیل اعمالی بستگی دارد. بعلاوه، این برهمکنشها میتوانند موجب نظم ناخالصیهاي مغناطیسی شوند که براي اثر کوانتومی غیرعادي هال ضروري است. شکسته شدن تقارن وارون فضایی در این سیستم به جداشدگی راشبا در نوار انرژي لایهي نازك عایق توپولوژیک منجر میشود و ما اثر جداشدگی بر روي رفتار جملههاي برهمکنشی را مورد بررسی قرار دادهایم.
مقدمه
یکی از ساختارهاي کاربردي و جذاب براي تحقیقات، لایهي نازك عایق توپولوژیکهک است داراي دو حالت سطحی میباشد و به دلیل ضخامت کم بین آن دو، امکان تونلزنی بین آنها وجود دارد و طیف حالتهاي سطحی میتواند گافدار شود. بهطور تجربی براي اولین بار، اثر کوانتومی غیرعادي هال در لایهي نازك این مواد دیده شد[1-3] و این کشف جدید در سالهاي پیشین، منجر به گسترهي فراوانی از مطالعات کاربردي دربارهاثري ناخالصیهاي مغناطیسی بر روي عایق توپولوژیک شده است.
با توجه به اهمیت این موضوع در اسپینترونیک، در این مطالعه، ما به بررسی برهمکنش تبادلی غیرمستقیم در لایهي نازك عایق توپولوژیک با روش تابع گرین پرداختهایم. برهمکنش تبادلی غیرمستقیم، برهمکنشی مؤثر بین دو ممان مغناطیسیتوابع است که موجشان با هم همپوشانی مستقیم فضایی ندارند اما به واسطهي حضور الکترونهاي سیار سیستم با یکدیگر برهمکنش میاینکنند. نوع برهمکنش با نظریهي رودرمان-کیتل-کاسویا-یوشیدا - RKKY - توصیف میشود..
شکل: 1 نمودار پاشندگی انرژي لایهي نازك عایق توپولوژیک به ازاي∆ 0.035 eV ، ϵ 0.135 eV و.V 0.02 eV
در شکل1 دیده میشود که طیف انرژي لایهي نازك عایق توپولوژیک در این رژیم گافداروجوداست. در V 0 دو نوار دارد اما با افزایش V تبهگنی آن شکسته میشود و هر کدام به دو نوار تبدیل میشوند به طوریکه جداشدگی راشبا در نوار انرژي سیستم دیده میشود و حاملهاي سیستم را باید با دو بردار موج متفاوت توصیف نمود. در شکل1 خط نقطهاي، گویاي انرژي فرمی است و میتوان دید که در نقطهي گذاري که با شرط F 2 V 2 تعیین میشود یکی از بردار موجهاي فرمی به مقدار صفر میرسد. می توان نشان داد در این نقطه، چگالی حالت-هاي انرژي بر روي صفحه بالایی جایگزیده هستند.
