Relajación de espín en semiconductores dopados y nanoestructuras semiconductoras ; Spin relaxation in doped semiconductors and semiconductor nanostructures

Actualmente, los dispositivos basados en materiales semiconductores están presentes en varias aplicaciones de comunicación y procesamiento de información. En estos dispositivos, las distintas operaciones involucradas implican el desplazamiento controlado de cargas. Para el almacenamiento de información, arreglos de múltiples capas formadas por metales magnéticos, así como materiales aislantes, son ampliamente utilizados. En este último caso, la información es registrada y recuperada al reorientar dominios magnéticos. La posibilidad de construir dispositivos que uliticen otra propiedad de las partículas, el llamado espín, da lugar al campo de la Espintrónica, a diferencia de la electrónica tradicional basada en la carga eléctrica de las partículas. Más aún, la Espintrónica con materiales semiconductores busca el desarrollo de dispositivos híbridos en los cuales las tres operaciones básicas (lógica, comunicación y almacenamiento) puedan estar integradas en un mismo material. A pesar de los grandes progresos y avances en esta dirección, son varias las preguntas y dificultades técnicas que quedan por resolver. El desafío, entre otros, es entonces entender cómo el espín se comporta e interacciona en un material sólido. El espín, al ser una propiedad cuántica de cualquier partícula elemental, está representada por un estado, susceptible de ser afectado por alguna dada interacción. El espín de un electrón, por ejemplo, puede no sólo interaccionar con un campo magnético externo, sino también acoplarse a otro grado de libertad del electrón. La interacción de espín-órbita, precisamente, se refiere al acoplamiento entre el espín y el estado orbital del mismo electrón. En la primera parte de esta tesis consideramos este último efecto, y en particular, nos ocupamos de un semiconductor bulk de GaAs dopado, y estudiamos la relajación de espín debido a la interacción de espín-órbita. Las densidades de dopantes de nuestro interés están en un rango cercano a la densidad crítica correspondiente a la transición metal-aislante. Por ...