半导体量子阱中电子自旋弛豫和动量弛豫

根据电子自旋轨道耦合对自旋极化弛豫影响的DP机理进一步导出了半导体中电子自旋弛豫与动量弛豫及载流子浓度的关系，并采用飞秒抽运探测技术在室温下测量AlGaAs/GaAs 多量子阱中载流子浓度在 1×10¹⁷—1×10¹⁸cm^-3范围内，电子自旋弛豫时间由58ps增加至82 ps的变化情况，与理论计算值符合，说明了随着载流子浓度的增加，载流子间的频繁散射加速了电子动量驰豫，减弱了电子自旋轨道耦合作用，从而延长了电子自旋寿命. 关键词： 电子自旋轨道耦合 电子自旋弛豫和动量弛豫 飞秒光谱技术     

本征GaAs中电子自旋极化的能量演化研究

采用时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱,研究9.6 K温度下本征GaAs中电子自旋相干弛豫动力学,发现反映电子自旋相干的吸收量子拍的振幅随光子能量的增加呈非单调性变化.考虑自旋极化依赖的带填充效应和带隙重整化效应,发展了圆偏振光抽运-探测光谱的理论模型.该模型表明量子拍的振幅依赖于所探测能级的电子初始自旋极化度,自旋探测灵敏度以及带填充因子,三者的乘积导致了量子拍振幅的非单调变化,与实验结果一致.给出了能级分裂的二能级系统中电子自旋极化度定义.发现在高能级上可以获得100%的初始电子自旋极化度. 关键词： 圆偏振光抽运-探测光谱 吸收量子拍 电子自旋极化度 GaAs     

InGaN薄膜中电子自旋偏振弛豫的时间分辨吸收光谱研究

采用飞秒时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱对In_01Ga_09N薄膜的电子自旋注入和弛豫进行了研究.获得初始自旋偏振度约为02,此结果支持在圆偏振光激发下,重、轻空穴带的跃迁强度比为3∶1,而不支持1∶1或1∶094的观点同时获得自旋偏振弛豫时间为490±70ps,定性分析了自旋弛豫机理,认为BAP机理是电子自旋弛豫的主要机理. 关键词： 电子自旋 InGaN 自旋极化 自旋弛豫     

本征GaAs量子阱中电子自旋扩散输运的时-空分辨吸收光谱研究

发展了一种时-空分辨圆偏振光抽运-探测光谱及其理论,并用于本征GaAs量子阱中电子自旋扩散输运的实验研究.获得室温下本征GaAs量子阱中的“自旋双极扩散系数”为D_as=37.5±15 cm²/s.此结果比用自旋光栅法测量到的掺杂GaAs量子阱中电子自旋扩散系数小.解释为是由于“空穴库仑拖曳”效应减慢了电子自旋波包的扩散输运. 关键词： 时-空分辨抽运-探测光谱 电子自旋扩散 GaAs量子阱     

自旋密度光栅和本征GaAs量子阱中的电子自旋双极扩散

为研究空穴对自旋极化电子扩散的影响,提出用自旋密度光栅方法来观察电子自旋扩散过程。由飞秒激光在本征GaAs多量子阱中激发产生瞬态自旋光栅和瞬态自旋密度光栅,并用于研究电子自旋扩散和电子自旋双极扩散。实验测得自旋双极扩散系数Das ＝25.4 cm 2/s,低于自旋扩散系数Ds ＝113.0 cm 2/s,表明自旋密度光栅中电子自旋扩散受到空穴的显著影响。     

电子自旋偏振度及其弛豫过程的飞秒激光吸收光谱研究

基于二能级体系的速率方程，获得了非完全初始自旋偏振极化条件下的自旋偏振向上和向下 载流子布居弛豫的解析解. 基于小信号近似，给出了左、右旋圆偏振探测光的饱和吸收变化 的表达式. 此表达式中含有电子布居的初始自旋偏振度参数，因而用此表达式拟合实验数据 能够直接获取电子布居的初始自旋偏振度，而电子布居的初始自旋偏振度在自旋偏振输运研 究中是一个非常重要的关键参数. 实验获得了GaAs/AlGaAs多量子阱结构中光注入电子布居 的初始自旋偏振度及其弛豫时间常数. 关键词： 圆偏振抽运_探测技术 电子自旋偏振度 自旋偏振弛豫 GaAs量子阱     

电子自旋共振实验g因子的准确测量方法

详细分析了用可调反射式谐振腔做电子自旋共振(ESR)实验测量g因子时应注意的2个问题:一是选择正确的共振波形测量共振时的微波频率;二是选择适当的测量方法测量共振磁场以消除扫描磁场和地磁场的影响.具体讨论了微波频率对电子自旋共振信号波形的影响,从理论上解释了共振信号的变化所反映的物理过程,给出了精确测量顺磁物质g因子的具体实验方法.     

载流子复合对时间分辨法拉第旋转光谱的影响

利用二能级体系速率方程,推导了半导体中探测光探测到的法拉第旋转光谱的理论模型,发现电子-空穴对的复合对法拉第旋转信号随时间的衰减有重要影响,并利用该模型对GaAs量子阱中实验测得的法拉第旋转光谱进行拟合,得到GaAs量子阱材料中的电子自旋弛豫时间为73.5 ps,而直接利用单指数进行拟合得到的电子自旋弛豫时间仅为51.3 ps. 因此,直接利用单指数对法拉第旋转光谱进行拟合得到电子自旋弛豫时间的传统做法是不准确的. 关键词： 自旋弛豫时间 时间分辨法拉第旋转光谱 GaAs量子阱     

室温下(Ga,Mn)As中载流子的自旋弛豫特性

运用飞秒时间分辨抽运-探测克尔光谱技术,研究了室温下退火及未退火(Ga,Mn)As的载流子自旋弛豫的激发能量密度依赖性,发现电子自旋弛豫时间随激发能量密度增加而增大,而在同一激发能量密度下,退火样品比未退火样品具有更短的载流子复合时间、电子自旋弛豫时间和更大的克尔转角,显示DP机理是室温下(Ga,Mn)As的电子自旋弛豫的主导机理.退火(Ga,Mn)As的超快克尔增强效应显示其在超高速全光自旋开关方面的潜在应用价值,也为(Ga,Mn)As铁磁性起源的p-d交换机理提供了证据. 关键词： (Ga Mn)As稀磁半导体 时间分辨克尔光谱 电子自旋弛豫 DP机理     

电子自旋共振及其在非晶硅中的应用

一、引 言 固体缺陷上如有未配对的电子存在,就可以利用末配对电子的自旋顺磁性,进行电子自旋共振(ESR)谱的测量.通过自旋密度估算缺陷密度;由ESR谱线的位置、形状及线宽等了解缺陷的种类,缺陷上电子和电子的相互作用或缺陷上电子与晶格的相互作用等缺陷的性质;特别是对于那些具有精细结构和超精细结构ESR谱线的缺陷来说,ESR测量可以有力地提供有关缺陷结构的微观信息. 本文首先简述了电子自旋共振测量的基本原理.然后结合蒸发制备的非晶硅,讨论ESR谱仪操作参数的选取,并给出有关非晶硅的g值、自旋密度、线形、横向弛豫时间及纵向弛豫…     

金刚石中氮空位中心在外加磁场下的电子自旋共振

金刚石中单个氮空位中心的电子自旋在激光辐射下能够发出近红外的光致荧光,增加微波辐射可以对其进行量子调控,是室温条件下实现量子计算机的主要介质之一.本文利用激光共聚焦扫描显微系统观测到了金刚石晶体中氮空位中心的荧光二维扫描图,并通过二次相关函数测量验证了氮空位中心是单光子源.改变微波辐射频率得到了电子自旋共振谱,从而实现了对单个氮空位中心的量子调控.利用设计的可控静磁场研究了氮空位中心在不同磁场方向和大小时的光致荧光特性和自旋共振峰.实验结果表明两个电子自旋共振峰间的频率间距与静磁场的旋转角度成余弦函数关系,与理论分析结果一致.     

本征GaAs中电子自旋极化对电子复合动力学的影响研究

采用时间分辨圆偏振光和线偏振光抽运-探测光谱,研究了9.6 K温度下本征GaAs中自旋极化电子与非极化电子的复合动力学及其随光子能量演化.发现自旋极化对电子复合动力学具有显著影响.仅在导带底附近测量时,两种方法测试到的复合寿命一致,而在高过超能量电子态测量时,两种方法测试到的复合寿命不一致.指出时间分辨法拉第光谱中,用于反演求解电子自旋相干寿命的电子复合寿命应该使用圆偏振光抽运-探测获得的复合寿命,而不是线偏振光抽运-探测获得的寿命.理论计算与实验结果吻合较好. 关键词： 圆偏振光抽运-探测光谱 自旋量子拍 自旋极化 GaAs     

基于开路谐振环的电子自旋共振系统设计与表征

本文采用有限元电磁仿真设计了基于开路谐振环的微带线谐振器,并利用该谐振器搭建了电子自旋共振测试系统．该谐振器的3 dB带宽为58.7 MHz,且具有开放式的平面结构．对不同质量的二苯基三硝基苯肼（DPPH）样品测试结果显示本系统的室温自旋探测灵敏度可以达到9.66×10¹² spins/Gs Hz^1/2;对以微晶玻璃和硅片为基底的DPPH样品测试结果表明本系统能实现对大尺寸、高损耗样品的电子自旋共振信号的非破坏性测量．本系统为薄膜材料的缺陷研究以及相关的微波性能表征提供了便捷的手段．     

用锁相放大技术采集电子自旋共振信号

利用示波器通过电子顺磁共振波谱仪观察了DPPH样品中未偶电子的自旋共振信号,使用锁相放大技术采集了电子自旋共振信号的微分线,讨论了影响实验结果的因素,给出了相关的实验参数。分析发现,所采集到的微分线为典型的Guass线型,这与所使用固体试样中电子的周边环境是一致的,这从实验的角度实现了锁相放大器对电子自旋共振信号的采集。     

碘掺杂聚乙炔电子自旋共振及导电性的研究

用四探针法测量掺碘聚乙炔薄膜[CH(I₃)_y]_x,当y=1.0％,4.2％和8.3％时面电阻随温度的变化,发现它们可用变程跳跃(VRH)模型很好的描述。用电子自旋共振(ESR)谱仪研究了不同温度下低浓度碘掺杂聚乙炔的自旋磁化率、峰峰宽等。并给出相应的理论解释。 关键词：     

不同惰性气氛及压强对碳纳米管电子自旋共振谱的影响

用直流碳弧法在He气氛和Ar气氛（压强为10—80 kPa）下制备碳纳米管,在770℃下将阴极深积物氧化至原重量的1％,得到纯的碳纳米管,测量不同气氛及压强下制备的碳纳米管的室温电子自旋共振（ESR)谱,讨论了不同惰性气氛及压强对所制备碳纳米管的直径分布及ESR谱线型、g因子、线宽和相对自旋浓度的影响. 关键词：     

界面生长中断对GaAs (111)衬底上 AlGaAs/GaAs量子阱电子自旋寿命的影响

用固源分子束外延技术(SSMBE)在GaAs(111)衬底上,采用不同的界面中断时间生长了多组AlGaAs/GaAs多量子阱样品(MQWs),通过室温发光光谱和时间分辨克尔旋转谱(TRKR)研究了界面生长中断对发光光谱半峰全宽(FWHM)和量子阱中电子自旋弛豫时间(自旋寿命)的影响,发现了自旋寿命随着界面生长中断时间的增加呈现先减小后增加的趋势,此变化趋势与荧光光谱半峰全宽表征的材料质量随中断时间的变化一致,适当的界面生长中断时间能有效的增加GaAs (111)衬底上AlGaAs/GaAs 多量子阱中电子自旋寿命。     

金刚石纳米颗粒中氮空位色心的电子自旋研究

通过电子注入的方法制备了含氮空位色心单光子源的金刚石荧光纳米颗粒. 自旋回声测试结果表明, 纳米颗粒中氮空位色心的相干时间T₂很短, 介于0.86 μs至5.6 μs之间. Ramsey干涉条纹测试结果表明, 氮空位色心NV1点的退相干时间T₂^* 最大, 为0.7 μs, 其电子自旋共振谱可分辨的最小线宽为1.05 MHz. 并且NV1点的电子自旋共振谱可分辨氮空位色心本身的¹⁴N核自旋与 氮空位色心电子自旋之间的2.2 MHz超精细相互作用, 这对于在金刚石纳米颗粒中实现核自旋的操控和多个量子比特的门操作具有重要意义. 关键词： 纳米颗粒 氮空位色心 电子自旋     

利用电子自旋共振测量自由基未成对电子的朗德g因子和超精细结构

应用了电子自旋共振技术来研究有机半导体1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)中自由基未成对电子的超精细结构和塞曼劈裂.通过测量共振磁场大小和微波频率,我们得到了自由基未成对电子的朗德g因子.在实验中,一种混合接头(magic-T)波导管被用来提高信噪比.朗德g因子的测量结果为2.033±0.0003,与其他实验中测得的期望值2.0036相吻合.这个方法可以用以研究各种材料、生物系统中自由基未成对电子,并可进一步应用于研究电子芯片微电感上的自由基.     

量子阱中电子自旋注入及弛豫的飞秒光谱研究

采用飞秒脉冲的饱和吸收光谱方法研究了GaAs/AlGaAs多量子阱中电子自旋的注入和 弛豫特性，测得电子自旋极化弛豫时间为80±10ps.说明了电子自旋 轨道耦合相互作用引 起局域磁场的随机化，是导致电子的自旋极化弛豫的主要机理. 关键词： 自旋电子学 半导体量子阱 飞秒激光光谱 自旋 轨道耦合