TENSOR GIROMAGNÉTICO EFETIVO PARA ELÉTRONS EM MULTICAMADAS SEMICONDUTORAS
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Um pilar para o desenvolvimento de dispositivos spintrônicos e materiais topológicos, a engenharia do fator g eletrônico ainda se baseia extensivamente na manipulação do fator g efetivo no cristal volumétrico (ou bulk ), cujo valor é fortemente dependente do gap fundamental do material. Por exemplo, ligas semicondutoras III-V de gap estreito com grande fator g efetivo são peças fundamentais de nanoestruturas promissoras na busca por férmions de Marajora. No entanto, outro mecanismo de renormalização torna-se relevante em nanoestruturas semicondutoras, devido ao confinamento quântico mesoscópico. Quando comparado com os efeitos de bulk, esse confinamento introduz anisotropias extras que transformam fatores escalares g em tensores. Os detalhes deste dito processo de renormalização mesoscópica não são totalmente compreendidos e constituem um tópico atual de pesquisa fundamental e aplicada em física da matéria condensada. Aqui nós investigamos e analisamos teoricamente os diferentes mecanismos de renormalização, de bulk, de interface, de assimetria de inversão de estrutura e de tunelamento quântico, do fator g eletrônico em multicamadas semicondutoras III-V. Considerando campos magnéticos aplicados longitudinal e transversalmente, obtemos os fatores g correspondentes usando a teoria de perturbação de primeira ordem dentro de um formulação analítica precisa, com base na aproximação da função de envelope e no modelo de Kane 8 x 8 k.p para o bulk. O tensor-g (ou seja, componentes longitudinais e transversais) e a anisotropia correspondente são analisados ao longo do espaco inteiramente abrangido pelos dois parâmetros estruturais, ou seja, a espessura das camadas ativas e a espessura da barreira de tunelamento (entre as camadas ativas). Seguindo tal prescriçãao, considerando as multicamadas baseadas em InGaAs, InAs e InSb, investigamos a dependência dos resultados obtidos com a estrutura de bandas do bulk e estudamos a sintonia fina das componentes do tensor g efetivo com os parâmetros estruturais. Analisamos o regime de camadas ativas ultrafinas fortemente interagentes e, em particular, o papel desempenhado pela assimetria de inversão de estrutura, que leva à inversão do sinal de anisotropia do fator g em um regime próximo ao confinamento crítico (limite permitido para estados ligados), e sua dependência com a posição do centro da órbita ciclotrônica. Consistente em todo o espaço de parâmetros, o formalismo apresentado abre um caminho para a nanoengenharia de spin, permitindo um cálculo simples e uma interpretação física transparente do fator g de nanoestruturas.