Эффе́кт Ра́шбы, расщепление зоны проводимости электронов по спину в твердотельных структурах вследствие сильного спин-орбитального взаимодействия. Теоретически предсказан Э. И. Рашбой в 1959 г. Возникает в неоднородных по своему составу низкоразмерных полупроводниковых структурах, например в гетероструктуре $\text{InGaAs/InAS/AlGaAs}$, из-за асимметрии потенциала кристаллической решётки, которая приводит к расщеплению разрешённых электронных состояний свободных электронов такой системы. Эффект имеет релятивистское происхождение. Нарушение инверсионной симметрии потенциала кристаллической решётки в двумерной полупроводниковой гетероструктуре приводит к появлению электрического поля на границах этой гетероструктуры, направленного вдоль нормали к поверхности границ. Движение свободных электронов внутреннего слоя гетероструктуры, называемого квантовой ямой, ограничено плоскостью этого слоя. Действие перпендикулярного электрического поля порождает эффективное магнитное поле в системе отсчёта, связанной с движущимся зарядом, вследствие релятивистских преобразований Лоренца. Индуцированное магнитное поле, величина которого пропорциональна скорости движения электрона, взаимодействует со спином электрона (спин-орбитальное взаимодействие) и снимает двукратное вырождение электронных состояний по спину (рис. 1.), что проявляется в виде спиновой поляризации протекающего по материалу тока.

Рис. 1. Движение электрона в плоскости квантовой ямы.Рис. 1. Движение электрона в плоскости квантовой ямы.В результате спинового расщепления электронных состояний нарушается пространственная чётность $ℰ↑(\boldsymbol{k}) ≠ ℰ↑(-\boldsymbol{k})$, но сохраняется симметрия по отношению к обращению времени $ℰ↑(\boldsymbol{k}) = ℰ↓(-\boldsymbol{k})$, где $ℰ$ – энергия электронного состояния с волновым вектором $\boldsymbol{k},$ стрелки указывают направление спиновой поляризации.

Рис. 2. Спиновый полевой транзистор Датта – Даса. Репродукция из статьи: Wang G., Wang Z., Klein J., Zhao W. Modeling for Spin-FET and Design of Spin-FET-Based Logic Gates // IEEE Transactions on Magnetics. 2017. V. 53, N. 11. P. 1–6.Рис. 2. Спиновый полевой транзистор Датта – Даса. Репродукция из статьи: Wang G., Wang Z., Klein J., Zhao W. Modeling for Spin-FET and Design of Spin-FET-Based Logic Gates // IEEE Transactions on Magnetics. 2017. V. 53, N. 11. P. 1–6.Эффект Рашбы лежит в основе работы спин-полевого транзистора (рис. 2), предложенного американскими учёными С. Даттой и Б. Дасом в 1990 г. Это фундаментальное устройство спинтроники представляет собой полупроводниковый канал, контактирующий с двумя ферромагнитными электродами. Спин-поляризованные электроны входят в канал полевого транзистора через контакт ФМ1. В полупроводниковом канале для получения подходящего угла прецессии спина за счёт спин-орбитальной связи и напряжения на затворе используется эффект Рашбы. Инжектируемые спин-поляризованные электроны не находятся в собственном спиновом состоянии двумерного электронного газа, в результате чего их спины начинают прецессировать в спин-орбитальном магнитном поле материала по мере протекания тока в канале. При достижении электронами контакта ФМ2 их передача в этот контакт будет возможна только в том случае, если результирующий спин этих электронов совпадает со спиновой ориентацией контакта (состояние низкого сопротивления). В противном случае они будут отражаться (состояние высокого сопротивления). Роль напряжения на затворе $V_G$ заключается в настройке силы спин-орбитальной связи Рашбы, т. е. величины внутреннего спин-орбитального магнитного поля, зависящей от плотности электронов в канале. Это позволяет настроить частоту спиновой прецессии электронов и добиться переключения между состояниями высокого и низкого сопротивления.