اثر جفت شدگی اسپین-مدار راشبا بر ویژه حالتهای الکترونی در نانو سیمها و فصل مشترک دو بعدی نیمه رسانا در حضور ناخالصی هیدروژنی

برای تحلیل و توصیف رفتار حالتهای الکترونی نانو سیم های کوانتومی در حضور ناخالصی هیدروژنی در فصل مشترک ساختارهای چند لایه ای مواد نیمه رسانا که فاقد تقارن وارونگی ساختاری هستند ، با تقریب خوبی می توان از هامیلتونی یک سیم شبه یک بعدی در حضور اتم هیدروژن و اثر اسپین – مدار راشبا استفاده کرد. سطحهای انرژی و همچنین ویژه حالتهای وابسته به اسپین ، از معادله تک الکترونی شرودینگر و به صورت تحلیلی بدست می آیند که ما میتوانیم ویژه مقادیر را به صورت توابعی از پهنای نانو سیم شبه یک بعدی l و ثابت راشبا بیان کنیم. از حل این مسئله متوجه می شویم که ما دو پدیده شکافته شدن انرژی حالتهای تبهگن اسپینی و همچنین چرخش اسپینی را خواهیم داشت. با تغییر دو پارامتر پهنا lو ثابت راشبا در یک محدوده مناسب میتوانیم موقعیتی فراهم کنیم که یکی از حالتهای اسپینی در انرژی منفی (حالت تحت قید ) و یکی دیگر دارای انرژی مثبت (حالت پراکنده) باشد. این نکته به ما می رساند که میتوانیم جریانهای اسپینی داشته باشیم که بدون اعمال اثر راشبا و تنها با حضور ناخالصی هیدروژنی میسر نبود. جوابهای بدست آمده در این روش را با جوابهایی که در روش اختلال بدست می آیند مقایسه کرده ایم که در مقادیر کوچک ثابت راشبا انطباق عالی وجود دارد .در بحثی دیگر ابتدا برای یک نانو سیم کوانتومی با طول بینهایت و عرض چند نانو متر هامیلتونی ناخالصی هیدروژنی را به روش دقیق حل کرده سپس اثر اسپین- مدار راشبا را به عنوان اختلال وارد میکنیم که جوابهای بدست آمده انطباق خوبی با روش تحلیلی دارند. در مرحله بعد همین مراحل را برای گاز دو بعدی الکترونی به اجرا می گذاریم. که در آن برای حالت پایه مشاهده می شود که شکافتگی تبهگنی وجود نداشته ولی برای لایه دوم تبهگنی ها شکافته می شود .