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     

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     

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     

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     

GaAs中电子g因子的温度和能量依赖性的飞秒激光吸收量子拍研究

采用时间分辨椭圆偏振光抽运-探测光谱研究磁场作用下本征GaAs中电子自旋弛豫动力学，观察到吸收量子拍现象.这种吸收量子拍起源于电子自旋的拉莫尔进动，因而其拍频成为高精度测量电子g因子的一种新方法.利用这种新方法研究了本征GaAs中电子g因子的温度和能量依赖特性，发现g因子随电子的温度和能量增加而增加，但与k·p理论预测相差甚大.基于实验结果拟合，我们给出了一个g因子的温度和能量依赖的经验公式. 关键词： 椭圆偏振光抽运-探测光谱 自旋量子拍 g因子 GaAs     

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.     

基于电子自旋弛豫全光开关中的瞬态特性

设计了基于电子自旋弛豫的透射式全光开关模犁.该光开关具有开关时间短、结构简单,光学非线性强等特点.研究在右旋圆偏振光抽运下 GaAs/AlGaAs半导体多量子阱(MQWs)中以相空间填充(PSF)和库仑屏蔽(CS)为主要因素导致的激子吸收饱和行为,计算与抽运光同向(探测光与抽运光的圆偏振方向相同)和反向(探测光与抽运光的圆偏振方向相反)的圆偏振探测光吸收系数的变化,得到两种圆偏振光差分透射率改变量随延迟时间的变化.实验采用飞秒抽运-探测技术,获得了室温下GaAs/AlGaAs多量子阱同向圆偏振探测光的透射曲线,观察到了明显的饱和吸收现象,与数值模拟的结果相符.     

Spin-polarization dependent carrier recombination dynamics and spin relaxation mechanism in asymmetrically doped (110) n-GaAs quantum wells

Carrier recombination and electron spin relaxation dynamics in asymmetric n-doped (110) GaAs/AlGaAs quantum wells are investigated with time-resolved pump-probe spectroscopy. The experiment results reveal that the measured carrier recombination time depends strongly on the polarization of pump pulse. With the same pump photon flux densities, the recombination time of spin-polarized carriers is always longer than that of the spin-balanced carriers except at low pump photon flux densities, this anomaly originates from the polarization-sensitive nonlinear absorption effect. Differing from the traditional views, in the low carrier density regime, the D'yakonov–Perel' (DP) mechanism can be more important than the Bir–Aronov–Pikus (BAP) mechanism, since the DP mechanism takes effect, the spin relaxation time in (110) GaAs QWs is shortened obviously via asymmetric doping.     

自旋极化度对GaAs量子阱中吸收饱和效应与载流子复合动力学的影响研究

本文研究了(001) GaAs量子阱薄膜中重空穴激子近共振抽运-探测的载流子自旋弛豫动力学, 发现载流子的自旋极化对传统的线偏振光吸收饱和效应和载流子复合动力学都有影响. 进一步的抽运流依赖的自旋弛豫和复合动力学研究表明, 自旋极化对线偏振光的吸收饱和效应的影响随抽运流降低而变弱. 在低激发流时, 自旋极化对线偏振吸收饱和效应的影响才可忽略. 然而, 又显现出自旋极化对复合动力学的影响. 分析表明复合动力学的自旋极化依赖性起源于重空穴激子形成浓度的自旋极化依赖性. 复合动力学的自旋极化依赖性表明自旋弛豫时间计算中所涉及的复合时间应该使用自旋极化载流子的复合时间. 基于二维质量作用定律的激子浓度计算表明, 库仑屏蔽效应对激子形成的影响在较低激发载流子浓度下可以忽略.     

声表面波对GaAs(110)量子阱发光特性的调制

结合声表面波和光致发光谱在低温(15K)下对非故意掺杂的GaAs(110)量子阱结构的发光特性进行了研究.实验结果表明，由于声表面波的作用GaAs(110)量子阱的发光强度减弱,并且其对应的重空穴能级出现了分裂的现象，当施加的声波强度P_rf达到20dBm时，能级分裂ΔE达到了10meV.进一步讨论了声表面波对GaAs(110)量子阱圆偏振光自旋注入的影响. 关键词： 发光 GaAs量子阱 声表面波 自旋极化     

Nuclear relaxation in dynamic nuclear polarization

The behavior of nuclear polarization in a substance, i.e., a solution of the complex HMBA(Cr^V)Na⁺ in 1,2-propylene glycol used in polarized nuclear targets is experimentally investigated by magnetic spectroscopic methods under conditions of dynamic nuclear polarization at hv_S/kT=≈1.5−3.2. Nuclear polarization is measured and analyzed as a function of time at different values of the saturating microwave signal and temperature. It is shown that the process of decreasing the nuclear polarization involving free nuclear relaxation is described by a nonmonoexponential law with two damping decrements, which determine the time of reaching equilibrium between the Zeeman nuclear subsystem, the dipole-dipole pool, and the lattice. Specific features of dynamic processes proceeding in the electronic-nuclear system of the substance investigated are discussed. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 64, No. 3, pp. 363–366, May–June, 1997.     

光子晶体微腔中高偏振单偶极模的研究

三角晶格排列的光子晶体微腔中的偶极模式是简并的,通过改变其晶格的对称性可以消除模式简并.晶格的整体形变破坏了晶格对称性从而影响光场的分布,同时还改变了电磁场的偏振分布.晶格整体形变使得简并的偶极模式分离成x极和y极偶极模式.通过计算分析发现分离后的模式具有良好的偏振特性,从而为实现单偏振光子晶体激光器提供了一种很好的途径.文中针对光子晶体薄板结构的微腔,主要计算了偶极模中x极偶极模式在不同拉伸时以及不同填充因子情况下的Q值,并分别计算了x关键词： 光子晶体 偶极模 品质因子 偏振度     

Two-temperature relaxation and melting after absorption of femtosecond laser pulse

The theory and experiments concerned with the electron-ion thermal relaxation and melting of overheated crystal lattice constitute the subject of this paper. The physical model includes two-temperature (2T) equation of state, many-body interatomic potential, the electron-ion energy exchange, electron thermal conductivity, and optical properties of solid, liquid, and two phase solid-liquid mixture. Two-temperature hydrodynamics and molecular dynamics codes are used. An experimental setup with pump-probe technique is used to follow evolution of an irradiated target with a short time step 100 fs between the probe femtosecond laser pulses. Accuracy of measurements of reflection coefficient and phase of reflected probe light are 1% and ∼1 nm, respectively. It is found that, firstly, the electron-electron collisions make a minor contribution to a light absorption in solid Al at moderate intensities; secondly, the phase shift of a reflected probe results from heating of ion subsystem and kinetics of melting of Al crystal during  ps, where t is time delay between the pump and probe pulses measured from the maximum of the pump; thirdly, the optical response of Au to a pump shows a marked contrast to that of Al on account of excitation of d-electrons.     

激光偏振主动探测及成像系统的误差研究以及系统的改进

利用Mueller矩阵,以三种典型目标为模型,全面分析了主动偏振成像系统的误差来源。在实验系统典型参数下,对偏振度误差进行了模拟。提出了利用标准偏振度目标校准系统参数的方法,提高了实验系统的精度。以仿真结果为基础,对实验系统进行了进一步的改进。通过对实验元件参数和位置的合理配置,该实验系统能够提供高精度的目标偏振度探测。误差分析结果为偏振成像实验系统元件参数的选择提供了重要的参考依据,同时也为实验系统的改进提供了理论支持。     

Saturation absorption studies of intersubband relaxation rates in a p-GaAs/AlGaAs QW using a free electron laser

We present saturation absorption studies of the HH1→LH1 intersubband transition in a 70 Å p-type GaAs/AlGaAs multi-quantum well. The subband separation in this sample, with strongly non-parabolic bands, varies from 26 meV at k=0 to 16 meV at the Fermi wave vector. The absorption behaviour of this transition is studied over a range of four orders of magnitude of intensity of incident THz radiation. The results are analysed within the contexts of a simple two-level model and an instantaneous thermalization model. The results indicate that the lifetime obtained with these models is limited by the pulsewidth, i.e. is greater than 1.7 ps. This places a lower limit on the energy relaxation time for transitions below the LO-phonon energy.