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     

瞬态自旋光栅系统的建设及其在自旋输运研究中的应用

简要介绍了瞬态光栅系统原理及光路的建设,包括瞬态光栅的产生与探测.采用了外差探测法（heterodyne detection）,大大提高了信噪比.利用瞬态自旋光栅系统,研究了(110)方向生长的本征GaAs/AlGaAs单量子阱中自旋输运特性,测得室温下电子自旋的扩散常数D_s=551 cm/s. 关键词： 瞬态自旋光栅 自旋扩散 自旋输运 自旋弛豫     

GaAs/AlGaAs多量子阱中载流子动力学的实验研究

利用瞬态光栅激光光谱技术测量了(110)方向生长的本征GaAs/AlGaAs多量子阱的双极扩散系数.室温下,光激发的载流子浓度n_ex=3.4×10¹⁰/cm²时,测得双极扩散系数D_a=13.0 cm²/s,载流子的寿命τ_R=1.9 ns.改变光激发的载流子浓度(n_{ex关键词： 瞬态光栅 量子阱 空穴输运}     

电子自旋弛豫时间测量中电子自旋扩散的影响

在光注入电子自旋包的不同位置进行时间分辨的泵浦-探测实验时,发现电子自旋信息的退化率不同.揭示了电子自旋扩散对准确测量电子自旋弛豫时间的影响,获得了自旋输运动力学方程的解.对该解进行研究发现,电子自旋扩散对电子自旋弛豫时间测量值的影响可以归结为两个含时间的因子,其中一个因子与泵浦光斑中心和探测光斑中心的距离有关,另一个因子与泵浦光斑尺寸有关.提出了自旋弛豫时间测量实验中消除扩散影响的条件:1)泵浦光斑和探测光斑中心重叠;2)泵浦光斑尺寸足够大.结果表明,泵浦光斑尺寸越大,探测光斑中心越接近于泵浦光斑的中心,则扩散对自旋弛豫时间测量值所造成的影响就越小.     

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     

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     

含Stone-Wales缺陷zigzag型石墨烯纳米带的电学和光学性能研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理对zigzag型石墨烯纳米带中含有不同Stone-Wales缺陷的电子结构特性和光学性能进行研究. 考虑了两种模型:不计电子自旋和考虑电子自旋的情况.研究发现:不计电子自旋情况下,含对称Stone-Wales缺陷的石墨烯纳米带在缺陷区域出现了凹凸不平的折皱构型,两种不同的Stone-Wales缺陷都引起了电荷的重新分布.考虑电子自旋时,Stone-Wales缺陷的引入对石墨烯纳米带自旋密度有显著影响,也引起了不同自旋的电子态密度的变化.进一步研究了纳米带的光学性能,发现 关键词： 石墨烯纳米带 Stone-Wales缺陷 电子结构 光学性能     

InAs单层和亚单层结构中的自旋动力学研究

利用偏振时间分辨光谱和时间分辨Kerr旋转谱，研究了GaAs中的InAs单层和亚单层的电子自旋动力学.实验发现，在非共振激发条件下，厚度为1/3单层的InAs亚单层中电子自旋弛豫寿命长达3.4ns，而1个单层厚的InAs层的电子自旋寿命只有0.48ns；而在共振激发条件下，亚单层结构中的电子自旋寿命大大减少，只有70ps，单层InAs中电子自旋寿命没有显著变化.分析表明，低温下InAs单层和亚单层结构中，Bir-Aronov-Pikus(BAP)自旋弛豫机理占主导地位.通过改变材料结构特性和激发条件来改变电子空穴的空间相关性，从而达到控制自旋弛豫的目的. 关键词： InAs亚单层 自旋弛豫 BAP机理     

CdTe量子点的室温激子自旋弛豫动力学

利用交叉偏振三阶非线性瞬态光栅技术,研究了室温下CdTe胶体量子点激子自旋弛豫动力学的尺寸效应.在抽运-探测光子能量与CdTe量子点的最低激子吸收(1Se—1Sh)跃迁相共振时,量子点激子自旋弛豫显示了时间常数为0.1—0.5 ps的单指数衰减行为.CdTe量子点激子自旋的快速弛豫源于亮暗激子精细结构态跃迁,即J=±1←→■2跃迁.激子自旋弛豫主要由空穴的自旋翻转过程决定.研究结果表明:CdTe量子点激子自旋弛豫速率与量子点尺寸的4次方成反比.     

第一性原理计算研究黑磷嵌锂态的动力学性能

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对锂离子电池负极材料黑磷在嵌锂过程中的产物LiP5,Li3P7以及LiP的晶体结构与电子结构进行了研究与分析．通过计算这几种材料的电子结构,发现黑磷嵌锂后的这几种相均为半导体能带结构,其带隙均比黑磷嵌锂前的带隙大,表明黑磷嵌锂后的电子电导性能降低了．利用弹性能带方法模拟了Li离子在LiP5,Li3P7和LiP材料中的扩散,从理论上得到了Li离子的扩散势垒,并与其他电极材料进行了比较,发现Li离子在各种嵌锂态的材料中都能够比较快速的扩散．计算结果表明,Li在LiP5中的扩散系数大约为10^-4cm2／s,扩散通道是一维的;Li在Li3P7中的扩散系数为10^-7-10^-6cm2／s,扩散通道是三维的;Li在LiP中的扩散系数为10^-8-10^-5cm2／s,扩散通道是三维的．     

Spin concentration in a possible ESR dosimeter: An electron spin echo study on X-irradiated ammonium tartrate

Several single crystals and powder samples of ammonium tartrate, recently proposed as a possible ESR dosimeter, have been X-irradiated with different doses. The total radical concentration has been determined by quantitative cw ESR, by comparison with a standard. The samples have been studied by electron spin echo spectroscopy. The two-pulse echo decay has been obtained and simulated by a single exponential function for different values of the microwave power of the pulses and for different pulse lengths. The dependence of the phase memory time TM on the microwave power has been exploited to get information on the contribution of the instantaneous diffusion to spin dephasing. At room temperature in the range of radical concentrations of 10(18)-10(19) spins/cm3 the instantaneous diffusion is the dominant spin dephasing mechanism. The linear dependence of the instantaneous diffusion on the total concentration of the radicals is in agreement with the theory. From the latter result we conclude that the average radical-radical distance corresponds to a random distribution of the radicals in the matrix. A simple method of measuring the radical concentration by the ESE decays in powder samples of irradiated ammonium tartrate is described.     

柔性衬底上ALD法低温制备的ZnO薄膜的光学和电学特性(英文)

以二乙基锌和水分别作为金属前驱体和反应物,利用原子层沉积方法(ALD)在柔性衬底上生长ZnO薄膜,讨论了生长温度对薄膜特性的影响。用AFM、XRD和HALL等对薄膜的表面形貌、晶体结构和电学性质进行表征,并且用PL光谱表征了其光学特性。实验结果表明,随着生长温度(低温下)的升高,薄膜的晶体质量和光学特性得到改善。当生长温度为170℃时,薄膜呈现良好的c轴择优取向,且具有较高的电子浓度(5.62×1019cm-3)和电子迁移率(28.2 cm2·V-1·s-1)。     

抽运-自旋定向-探测技术及其应用

抽运-自旋定向-探测是最近发展起来的一种新型瞬态测量技术,该技术在胶体纳米结构电荷分离超快动力学探测中具有独特的优势.本文在比较传统的两光束载流子抽运-探测以及自旋抽运-探测的基础上,深入分析了三光束抽运-自旋定向-探测技术的特点、光路配置及其在胶体量子点光致负荷电、正荷电探测中的应用.最后对三光束抽运-自旋定向-探测技术的更多应用前景作出展望.     

固体中半整数四极核的自旋扩散

首先介绍固态中自旋扩散的一般理论，包括半经典描述和建立在投影算子理论上的密度矩阵描述. 接着以丰核环境中相互偶合的自旋-1/2系统以及自旋-3/2系统为典型列举了自旋扩散速率的计算. 最近藉助多量子魔角旋转(MQMAS)方法实现半整数四极核的多量子谱自旋扩散实验，可以测量固体粉末中半整数四极核体系四极张量相对方向. 结合作者最近的计算机模拟和实验测量结果对这一新兴方向作了重点介绍，尤其指出了射频
脉冲强度、宽度及样品旋转速度对交叉峰线型的影响.     

Linewidth Analysis of Spin Labels in Liquids: II. Experimental

This work demonstrates that homogeneous linewidths can be extracted from continuous wave electron paramagnetic resonance spectra and that they quantitatively agree with the predictions of existing relaxation theory. We suggest that relaxation theory can be used to predict experimental lineshapes provided that the simulations properly include sources of broadening. We have found that the rotational correlation times for spin labels in different percentages of glycerol/water mixtures are best modeled by a power law treatment for the viscosity, similar to that for translational diffusion. The translational diffusion coefficients themselves also have a power law dependence on the viscosity for glycerol/water mixtures. The linewidths were linearly dependent upon both the oxygen and the spin label concentration. The hyperfine splittings of all nuclei were observed to decrease linearly with increasing spin label concentration, completely at odds with existing theory which predicts a quadratic dependence upon concentration. The linear dependence was independent of hyperfine splitting until the magnitude of the hyperfine splitting was less than the homogeneous linewidth.     

The optimal thickness of a transmission-mode GaN photocathode

A 150-nm-thick GaN photocathode with a Mg doping concentration of 1.6×1017cm-3 is activated by Cs/O in an ultrahigh vacuum chamber,and a quantum efficiency(QE) curve of the negative electron affinity transmission-mode(t-mode) of the GaN photocathode is obtained.The maximum QE reaches 13.0% at 290 nm.According to the t-mode QE equation solved from the diffusion equation,the QE curve is fitted.From the fitting results,the electron escape probability is 0.32,the back-interface recombination velocity is 5×104 cm·s-1,and the electron diffusion length is 116 nm.Based on these parameters,the influence of GaN thickness on t-mode QE is simulated.The simulation shows that the optimal thickness of GaN is 90 nm,which is better than the 150-nm GaN.     

Proposed nonmagnetic Stern-Gerlach experiment using electron diffraction

We demonstrate that a transverse spin current can be generated simply by diffraction through a single slit in the spin-orbit coupling system of the two-dimensional electron gas. In the regime of spin-orbit coupling ~10(-13) eV·m, an out-of-plane component of the electron spin of up to 0.42? can be generated. Based on this effect, a novel device consisting of a grating to distill spin is designed. Two first diffraction peaks of electron carry different spins, providing a nonmagnetic version of the Stern-Gerlach experiment. The direction of the spin current can be controlled by the gate voltage with low energy cost.