Detección de la fase de Berry debida a la estructura de bandas en semiconductores magnéticos diluídos

M. GRANADA; D. LUCOT; R. GIRAUD; A. LEMAÎTRE; C. ULYSSE; X. WAINTAL; G. FAINI

San Carlos de Bariloche

Encuentro; XIV Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2014

Un sistema cuántico realizando una evolución adiabática acumula una fase geométrica, introducida por Berry en su trabajo pionero de 1984. Esta fase se ha convertido en un concepto central en nuestra comprensión de la mecánica cuántica. En la materia condensada, la fase de Berry está íntimamente relacionada a la teoría de bandas. Permite la comprensión de, por ejemplo, la naturaleza topológica del efecto Hall cuántico o algunas peculiaridades del grafeno. A pesar de su naturaleza fundamental, no se han reportado indicios experimen- tales directos, excepto a través de la reinterpretación del efecto Hall anómalo. En este trabajo presentamos evidencias experimentales de una fase de Berry acumulada por la función de onda de cuasi partículas (huecos) en un dispositivo mesoscópico realizado a partir de una película del semiconductor magnético (Ga,Mn)(As,P). Esta fase se revela en la forma de patrones inusuales en mediciones de las fluctuaciones universales de la conductancia (UCF), que surgen de la interferencia cuántica entre diferentes trayectorias electrónicas en materiales desordenados. Dichos patrones habían sido observados previamente y la presencia de paredes de dominios había sido propuesta como el mecanismo que los ocasionaba. Más recientemente, un trabajo teórico propuso que la fase de Berry da origen a este fenómeno, y no las paredes de dominios. Se realizaron experimentos de magnetotransporte a bajas temperaturas (T < 1 K), controlando la ausencia de paredes de dominios. La dependencia en temperatura de la amplitud y cuasi período de las fluctuaciones de la conductancia indican que estos patronesestán relacionados con un cambio en la fase de Berry al rotar la dirección de la magnetización, y la interferencia cuántica es la herramienta para detectar dicha fase. Por ende, el semiconductor magnético diluido (Ga,Mn)As se revela como un banco de pruebas de gran interés para estudiar nuevos conceptos basados en esta fase geométrica.