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Institucional

Davlatov, A. B.

Thermodynamic and magnetic properties of cylindrical of nanoshell GaAsMn considering Rashba spin-orbit coupling

IOP Publishing Ltd

PHYSICA SCRIPTA

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Diluted magnetic semiconductors (DMS) continue to attract attention due to the central role of spin in their physical behavior. Among spin-related effects, Rashba spin-orbit interaction (RSO), which arises from structural inversion asymmetry and couples an electron's spin with its orbital momentum, can significantly affect thermo-magnetic properties and quantum transport. In this work, we investigate the impact of RSO on the thermodynamic and magnetic properties of GaMnAs cylindrical nanoshells by numerically solving the Schr & ouml

dinger equation and deriving relevant quantities using the Boltzmann-Gibbs statistical framework. Our results reveal that RSO and external magnetic fields have antagonist effects on spin-split energy levels: the magnetic field enhances confinement by shrinking electronic orbitals, whereas RSO tends to delocalize the wavefunction, reducing confinement energy. This competition modulates the system's thermodynamic and magnetic responses. Specifically, the heat capacity shows a pronounced peak at very low temperatures, consistent with the Schottky anomaly in low-dimensional systems. Furthermore, magnetic susceptibility exhibits strong dependence on both temperature and magnetic field, and a field- and temperature-induced phase transition from ferromagnetic to paramagnetic behavior is observed.Los semiconductores magnéticos diluidos (DMS) siguen atrayendo la atención debido al papel central del espín en su comportamiento físico. Entre los efectos relacionados con el espín, la interacción espín-órbita de Rashba (RSO), que surge de la asimetría de inversión estructural y acopla el espín de un electrón con su momento orbital, puede afectar significativamente las propiedades termomagnéticas y el transporte cuántico. En este trabajo, investigamos el impacto de la RSO en las propiedades termodinámicas y magnéticas de nanocapas cilíndricas de GaMnAs mediante la resolución numérica de la ecuación de Schrödinger y la derivación de cantidades relevantes utilizando el marco estadístico de Boltzmann-Gibbs. Nuestros resultados revelan que la RSO y los campos magnéticos externos tienen efectos antagónicos sobre los niveles de energía de espín dividido: el campo magnético aumenta el confinamiento al contraer los orbitales electrónicos, mientras que la RSO tiende a deslocalizar la función de onda, reduciendo la energía de confinamiento. Esta competencia modula las respuestas termodinámicas y magnéticas del sistema. En concreto, la capacidad calorífica presenta un pico pronunciado a temperaturas muy bajas, lo que concuerda con la anomalía de Schottky en sistemas de baja dimensionalidad. Además, la susceptibilidad magnética muestra una fuerte dependencia tanto de la temperatura como del campo magnético, y se observa una transición de fase inducida por el campo y la temperatura, desde un comportamiento ferromagnético a uno paramagnético.

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thermodynamic

magnetic

properties

cylindrical

nanoshell

10.1088/1402-4896/adf57c

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Física de la Materia Condensada

Nanomateriales (Producción y Propiedades)

Física Atómica, Molecular y Química

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WOS:001547087700001

Thermodynamic and magnetic properties of cylindrical of nanoshell GaAsMn considering Rashba spin-orbit coupling

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