Lithuanian Journal of Physics article / Lietuvos fizikos žurnalo straipsnis

The spin surface describes all possible spin states, including superposition states, of a free charge carrier in a particular energy band. Due to a finite spin–orbit interaction in semiconductors, the spin surface normally has a form of the spheroid, the orientation of which depends on the carrier wave vector direction. The paper shows that in cubic semiconductors the spin surface of the conduction band electron has spherical shape, despite the nonsphericity of the constant energy surface induced by a finite spin–orbit interaction. Also, it is shown that this property is universal, i. e., it is independent of the electron wave vector direction and energy band parameters.

Kvantiniai sukinio paviršiai nusako pagrindines laisvojo elektrono bei skylės sukinio savybes, įskaitant superpozicines būsenas, kai yra fiksuotas elektrono (skylės) bangos vektorius ir apibrėžta energijų juosta. Kadangi sukinio ir orbitos sąveika puslaidininkiuose yra baigtinė, manoma, kad sukinių paviršiai turėtų būti sferoidai (sukimosi elipsoidai). Valentinės juostos atveju šis teiginys buvo įrodytas darbuose [4–7]. Šiame straipsnyje parodyta, kad kubiniuose puslaidininkiuose, pavyzdžiui A₃B₅ ir A₂B₆ junginiuose, nepaisant baigtinės sukinio ir orbitos sąveikos, visais atvejais laidumo juostos elektronų sukinių paviršiai yra ne sferoidai, o sferos, t. y. sukinio paviršiai nepriklauso nuo elektroninės bangos sklidimo krypties bei parametrų, nusakančių laidumo juostos savybes. Ši universali elektrono sukinio savybė kubiniuose puslaidininkiuose gali palengvinti tiek energinių juostų, tiek su sukiniu susietų savybių skaičiavimus dvimačiuose dariniuose tuo atveju, kai reikia atsižvelgti į erdvinį kvantavimą.