Étude de cristal de skyrmions CP(3) dans un double puits quantique en champ magnétique

• Main Author: Bourassa, Jérôme
• Other Authors: [non identifié]
• Language: French
• Published: Université de Sherbrooke 2006
• Online Access: http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/4675

De récentes études expérimentales de temps de relaxation de spins nucléaires (T[indice inférieur 1]) dans les puits d'une hétérostructure à double puits quantique (DPQ) [1, 2] montrent une décroissance rapide de T[indice inférieur 1] en remplissage près de l'état à effet Hall quantique à [nu] = 1. Il a également été observé qu'une diminution rapide et continue de T[indice inférieur 1] survient lorsqu'un déséquilibre de charge est induit par un champ électrique [3]. Contrairement à la supposition générale, ces mesures suggèrent que le gaz d'électrons bidimensionnel (GE2D) n'est pas complètement polarisé en spin et que les excitations de plus basse énergie à [nu] = 1 renversent le pseudospin et le spin électronique. Bien que l'approximation du gradient SU(4) indique la présence de telles excitations [4], aucune étude microscopique d'un DPQ dans des conditions réalistes, incluant à la fois les degrés de liberté de spin et de pseudospin, n'avait encore été réalisée jusqu'à maintenant. Dans ce mémoire, nous élaborons uni modèle microscopique dans l'approximation de Hartree-Fock nous permettant de déterminer les paramètres d'ordre cristallins de différentes phases du GE2D dans un double puits quantique sous champ magnétique transverse. Nous effectuons tout d'abord une étude de l'état fondamental à [nu] = 1 à cohérence spontanée dans le cas général où un champ électrique créé un biais influençant la densité de charge contenue dans chacun des puits. Nous présentons ensuite une étude de l'énergie des différentes phases du GE2D à [nu] < 1 où nous montrons qu'un cristal de skyrmions CP[indice supérieur 3], excitation ayant des textures de spin et de pseudospin entrelacées, permet de minimiser l'énergie lorsque l'énergie tunnel ([delta][indice inférieur SAS]) est très faible. Nous montrons comment des excitations de spin peuvent minimiser l'énergie lorsque l'énergie tunnel est inférieure à l'énergie Zeeman ([delta][indice inférieur Z]), contrairement à la condition [delta][indice inférieur SAS] > [delta][indice inférieur Z] utilisée par les modèles en gradient. Nous montrons que la présence de skyrmions CP[indice supérieur 3] permet un passage continu entre le biméron du DPQ à l'équilibre et le skyrmion de spin du puits simple à fort biais et que la dépolarisation en spin induite par ces skyrmions CP[indice supérieur 3] permet d'expliquer le comportement de T[indice inférieur 1] observé expérimentalement.