اثر برهم کنش های راشبا و درسلهوس بر دینامیک حالتهای اسپینی و درهم تنیدگی اسپین-زیرلایه در نانوساختارهای نقطه ای و حلقوی یکسویه

در این رساله، ابتدا اثر خصوصیات نقطه کوانتومی روی دینامیک درهمتنیدگی حالتهای اسپین–زیرلایه ای مربوط به یک الکترون در نانونقاط کوانتومی همسانگرد 2d راشبا ساخته شده از inas/gaas یا ingaas/gaas بررسی شده. نتایج نشان می دهند که دوره تناوب و دامنه رفتار فروهش و نمو موجود در درهمتنیدگی قویاً به اندازه نانونقطه و گزینش مواد موجود در ساختار ناهمگن وابسته است. محاسبات و نتایج مذکور بر اساس این فرض هستند که سامانه مورد نظر در دمای صفر مطلق است. برای بسط به یک سامانه فیزیکی واقعی با دمای محدود که آمیزه ای از حالتهای غیردرهمتنیده و درهمتنیده می باشد، اثر دما نیز بر روی درهمتنیدگی حالتهای اسپینی و برانگیختگی های زیرلایه ای الکترون در نانونقطه راشبای ساخته شده از ingaas/gaas مورد مطالعه قرار گرفته است. محاسبات حاکی از این است که حالت پایه سامانه مرکب درهمتنیده بوده و میزان درهمتنیدگی آن به میدان مغناطیسی قابل کنترل خارجی و پارامتر راشبا وابسته است. به علاوه، درهمتنیدگی گرمایی اسپین-زیرلایه با افزایش دما به یک کمینه موضعی، سپس به یک بیشینه موضعی و در نهایت به طور مجانبی به صفر میل می کند. چگونگی تغییرات اکسترمم ها علاوه بر سرعت میل کردن درهمتنیدگی به سمت صفر، با میدان مغناطیسی و پارامتر راشبا نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه رساله، دینامیک درهمتنیدگی حالتهای اسپین-زیرلایه الکترون در یک نانوحلقه راشبای شبه یک بعدی تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی عمودی قوی بررسی شده. با توجه به نتایج بدست آمده، درهمتنیدگی بین حالتهای اسپینی و زیرلایه های ساختاری دستخوش نوسانات دوره ای می شود. دوره تناوب این نوسانات قویاً به میزان جفتیدگی راشبا وابسته است در حالی که دامنه های آنها با انتخاب مقدار مناسب برای میدان مغناطیسی خارجی بهینه می شود. همچنین بیشینه درهمتنیدگی در رفتار طولانی مدت، تحت پوشهای دوره ای که خصوصیات آنها وابسته به میدان مغناطیسی است، نوسان می کند. بررسی درهمتنیدگی بین ترکیبی همدوس از حالتهای اسپینی و زیرلایه ها نشان می دهد که دینامیک درهمتنیدگی به حالت اولیه و میزان برانگیختگی های زیرلایه ای الکترون قویاً وابسته است. وقتی که حالت اولیه، یک حالت خالص متشکل از مقدار معینی از برانگیختگی های ساختاری و مولفه z حالتهای اسپینی باشد، درهمتنیدگی، مستقل از موقعیت الکترون در طول نانوحلقه دارای نوسانات دوره ای همراه با تنها یک کمینه موضعی در هر دوره تناوب خواهد بود. اما هنگامی که حالت اولیه از حالتهای زیرلایه ای و ترکیبی همدوس از حالتهای اسپینی تشکیل شده باشد، درهمتنیدگی همچنان دارای نوسانات دوره ای است، اما یا با دو کمینه موضعی در هر تناوب یا بدون وجود کمینه های موضعی و با همبستگی قویتر، که در بلند مدت، دستخوش پدیده فروهش و نمو می-شود. باقیمانده این رساله به مطالعه حالتهای اسپینی الکترونهای موجود در یک نانوحلقه یکسویه شبه یک بعدی راشبا-درسلهوس در یک میدان مغناطیسی قوی، به صورت تابعی از زمان، اختصاص دارد. نشان داده می شود که هامیلتونی راشبا-درسلهوس یک میدان مغناطیسی مجازی ایجاد می کند که به محل الکترون در حلقه وابسته بوده، در راستای نیمساز ربع اول و سوم قرار دارد و اسپین، یک حرکت تقدیمی دایروی بدون هیچگونه لنگشی حول این میدان مجازی انجام می دهد. در مکانهایی که میدان مجازی صفر می شود، اسپین حول میدان مغناطیسی خارجی حرکت تقدیمی همراه با لنگش دارد.