Institut des
NanoSciences de Paris
insp
Accueil > Evénements > Séminaires > Couplage spin-orbite (...)
insp
5.jpg

Séminaire général de l’INSP

Couplage spin-orbite : de l’atome au cristal - Monique Combescot - Jeudi 20 juin 2019 à 16 h 30

INSP - Sorbonne Université - 4 place Jussieu - 75005 Paris - Barre 22-23, 3e étage, salle 317

Monique Combescot, DR INSP

Résumé

Pour beaucoup, le couplage spin-orbite s’appelle aussi « couplage L.S ». Cette formulation, correcte pour des atomes, repose sur la symétrie sphérique du potentiel électrostatique ressenti par l’électron. Dans un réseau cristallin, ce potentiel est périodique, ce qui rend la formulation L.S incorrecte, le moment cinétique orbital L= r x p n’ayant aucun sens pour un cristal.

L’approche correcte, proposée jusqu’à present, repose sur la théorie des groupes. Elle montre que les états propres ont la même structure que pour des atomes. C’est pourquoi, au vu de la complexité de cette approche, le couplage spin-orbite est resté pour beaucoup le « couplage L.S »…

Dans ce séminaire, on parlera du couplage spin-orbite dans un cristal, sans théorie des groupes. On expliquera pourquoi cette théorie qui « cache » le spin dans le groupe double, rend toute comprehension physique difficile car le spin est une grandeur conservée dans la majorité des phénomènes physiques. On expliquera aussi pourquoi les résultats pour un atome et un cristal doivent être les mêmes. Dans une dernière partie, on reviendra sur la dénomination usuelle, s et p, des états de conduction et de valence d’un semi-conducteur type GaAs, qui conduit à dire que les excitons peuvent avoir un « spin » (2,1,0,-1,-2) et que les excitons (2,-2) sont noirs, c.a.d., non couplés à la lumière, parce que les photons ont un « spin » (1,0,-1). On verra que parler en état orbital et en spin (1/2,-1/2) est nettement plus satisfaisant du point de vue de la physique.