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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3591| Reflectividad óptica y ondas de superficie en sistemas con interacción espín-órbita Optical reflectivity and surface waves in systems with spin-orbit interaction | |
| YAHIR FERNANDEZ MENDEZ | |
| Jesús Alberto Maytorena Córdova | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Reflectancia óptica, plasmón de superficie, heteroestructura semiconductora, espín-órbita, espintrónica Optical reflectivity, surface plasmon, semiconductor structure, spin-orbit, spintronics | |
| Se estudian las propiedades ópticas de un gas de electrones bidimensional (GE2D) con interacción espín-órbita (IEO), concretamente la reflectancia (R), transmitancia (T) y absorción (A), así como la propagación de modos electromagnéticos de superficie a partir de su relación de dispersión. Se ha considerado la presencia de los acoplamientos espín-órbita tipo Rashba y tipo Dresselhaus lineal en k para una dirección cristalográfica de crecimiento arbitraria. Se considera primeramente la refracción óptica en un medio bidimensional en la interfase entre dos medios dieléctricos. Se calculan las amplitudes de Fresnel de reflexión y transmisión y la relación de dispersión de plasmones de superficie. A partir del formalismo de Kubo se obtiene el tensor de conductividad óptica que determina la corriente eléctrica inducida en el gas. Se identifican las contribuciones intra e interbanda y se estudian en función de los parámetros espín-órbita y de la orientación cristalina. Los resultados numéricos muestran que los espectros de R, T y A, en función de la frecuencia, nivel de Fermi, ángulos de incidencia y polarización, dependen esencialmente de la componente σxx (ω) cuando la luz incidente tiene polarización p, de σyy (ω) si tiene polarización s y cuando la polarización es mixta, se tiene un resultado híbrido debido a la combinación de ambas polarizaciones. Respecto a la propagación de modos superficiales, la relación de dispersión muestra que es posible la propagación de ondas hibridas cuasi-TE (transversales eléctricos) y cuasi-TM (transversales magnéticos) debido a la presencia conjunta de los acoplamientos Rashba y Dresselhaus. Para las orientaciones [001], [111] y [110], que son las comúnmente estudiadas, la propagación muestra frentes descritos por curvas de isofrecuencia cerradas, típicamente circulares o elípticas. Notablemente sin embargo, se ha encontrado que algunas caras pueden presentar contornos de propagación hiperbólicos en intervalos de frecuencia, más o menos estrechos, según los valores de los parámetros materiales. En este tipo de propagación, a diferencia de los casos con contornos circulares o elípticos, la propagación de energía se encuentra muy localizada en función de la razón de las partes imaginarias de la conductividad, y el confinamiento de campo es idealmente infinito. Esta posibilidad de tener transiciones topológicas en la forma de la propagación de los plasmones de superficie de un gas 2D con IEO no ha sido reportada aún, hasta ... The optical properties of a two-dimensional electron gas (GE2D) with spin-orbit interaction (IEO) are studied, specifically reflectance (R), transmittance (T), and absorption (A), as well as the propagation of surface electromagnetic modes from their dispersion relationship. The presence of Rashba type and linear Dresselhaus type spin-orbit couplings in k has been considered for an arbitrary crystallographic direction of growth. Optical refraction in a two-dimensional medium at the interface between two dielectric media is considered first. Reflection and transmission Fresnel amplitudes and the dispersion relation of surface plasmon are calculated. The optical conductivity tensor is obtained from the Kubo formalism, which determines the electric current induced in the gas. Intra- and interband contributions are identified and studied as a function of spin-orbit parameters and crystalline orientation. The numerical results show that the spectra of R, T, and A, as a function of frequency, Fermi level, incidence angles, and polarization, depend essentially on the component σxx (ω) when the incident light has polarization p, of σyy)ω) if it has s polarization and when the polarization is mixed, we have a hybrid result due to the combination of both polarizations. Regarding the propagation of surface modes, the dispersion relationship shows that the propagation of quasi-TE (electrical transverse) and quasi-TM (magnetic transverse) hybrid waves is possible due to the joint presence of the Rashba and Dresselhaus couplings. For orientations [001], [111], and [110], which are those commonly studied, the propagation shows fronts described by closed isofrequency curves, typically circular or elliptical. Notably, however, it has been found that some faces can exhibit hyperbolic propagation contours in more or less narrow frequency ranges, depending on the values of the material parameters. In this type of propagation, unlike the cases with circular or elliptical contours, the energy propagation is highly localized as a function of the ratio of the imaginary parts of the conductivity, and the field confinement is ideally infinite. This possibility of having topological transitions in the form of surface plasmon propagation of a 2D gas with IEO has not yet been reported, as far as we know. Usually, hyperbolic plasmons are investigated in conveniently designed anisotropic metasurfaces, which can be controlled from doping or the application of voltages. | |
| CICESE | |
| 2021 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Fernández Méndez, Y. 2021. Reflectividad óptica y ondas de superficie en sistemas con interacción espín-órbita. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 120 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_Yahir Fernández Méndez_19 ago 2021.pdf | Versión completa de la tesis | 17.87 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |