基于圆偏振探测光的光纤原子自旋进动检测技术

分析了极化碱金属气室的旋光特性,极化的原子气室宏观上可等效为一种法拉第旋光晶体,其旋光系数与原子自旋进动相关。提出了采用圆偏振探测光测量通过气室的左右旋圆偏振光相位差来实现原子自旋进动检测的思路。基于改进的全光纤反射型Sagnac干涉仪,搭建了光纤原子自旋进动检测系统,通过圆偏振探测光实现了无自旋交换弛豫态自旋进动信号的检测。在原子自旋陀螺仪实验平台上进行了实验验证并实现了陀螺效应,实验结果证明了所提理论的正确性。对陀螺性能进行了初步测试,得到其零偏不稳定性为0.29(°)/h。     

微米气室铯原子自旋噪声谱

利用自旋噪声谱技术研究了无缓冲气体133Cs原子气室的自旋动力学和展宽机制.在宏观原子气室中,自旋弛豫速率失谐频率谱的线型为高斯分布;在空间局域较强的微米气室中,自旋弛豫速率失谐频率谱的线型为洛伦兹分布.实验测量得到的自旋弛豫速率失谐频率谱的展宽约4 GHz,明显大于宏观原子气室中约度强烈依赖于激光相对于原子共振跃迁的频率失谐;在微米气室中,由于较强的均匀展宽,总噪声的失谐频率谱中心处出现明显的凹陷.通过建立简化的物理模型来计算微米气室的展宽机制,在实验与理论中解释了原子的均匀展宽特性.     

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.     

半导体中自旋轨道耦合及自旋霍尔效应

本文主要评述和介绍半导体微结构中自旋轨道耦合的研究和最近的研究进展。我们细致地讨论了半导体微结构中自旋轨道耦合的物理起源和窄带隙半导体量子阱中的自旋霍尔效应。我们发现目前国际上广泛采用的线性Rashba模型在较大的电子平面波矢处失效:即自旋轨道耦合导致的能带自旋劈裂不再随电子波矢的增加而增加,而是开始下降,即出现强烈的非线性行为。这种非线性的行为起源于导带和价带间耦合的减弱。这种非线性行为还会导致电子的D’yakonov-Perel’自旋弛豫速率在较高能量处下降,与线性模型的结果完全相反。在此基础上,我们构造统一描述电子和空穴自旋霍尔效应的理论框架。我们的方法可以非微扰地计入自旋轨道耦合对本征自旋霍尔效应的影响。我们将此方法应用于强自旋轨道耦合的情形,即窄带隙CdHgTe/CdTe半导体量子阱。我们发现调节外电场或量子阱的阱宽可以作为导致量子相变和本征自旋霍尔效应的开关。我们的工作可能会为区别和实验验证本征自旋霍尔效应提供物理基础。     

半导体中自旋轨道耦合及自旋霍尔效应

本文主要评述和介绍半导体微结构中自旋轨道耦合的研究和最近的研究进展。我们细致地讨论了半导体微结构中自旋轨道耦合的物理起源和窄带隙半导体量子阱中的自旋霍尔效应。我们发现目前国际上广泛采用的线性Rashba模型在较大的电子平面波矢处失效：即自旋轨道耦合导致的能带自旋劈裂不再随电子波矢的增加而增加,而是开始下降,即出现强烈的非线性行为。这种非线性的行为起源于导带和价带间耦合的减弱。这种非线性行为还会导致电子的D’yakonov Perel’自旋弛豫速率在较高能量处下降,与线性模型的结果完全相反。在此基础上,我们构造统一描述电子和空穴自旋霍尔效应的理论框架。我们的方法可以非微扰地计入自旋轨道耦合对本征自旋霍尔效应的影响。我们将此方法应用于强自旋轨道耦合的情形,即窄带隙CdHgTe／CdTe半导体量子阱。我们发现调节外电场或量子阱的阱宽可以作为导致量子相变和本征自旋霍尔效应的开关。我们的工作可能会为区别和实验验证本征自旋霍尔效应提供物理基础。     

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     

利用地球磁场测量质子的自旋弛豫时间

利用地球磁场核磁共振(EF NMR)的方法测量水中质子自旋弛豫的时间.两种不同的自旋弛豫时间T_1和T_2分别测得为(2.46±0.16)s和(0.83±0.02)s,与《Measurement Science and Technology》2012年(21卷)第10期上Michal CA一文所得到的结果T_1=2.3±0.1 s吻合较好.此外,实验数据也验证了居里定律,并通过对硫酸铜溶液的测量说明了溶液中离子的存在会使自旋弛豫过程加快.此工作提供了一种利用地球磁场测量秒量级的自旋弛豫时间的方法.     

含铁磁颗粒的颗粒膜自旋激发弛豫研究

应用s-d交换作用模型，在对自旋格林函数s-d交换相互作用单环近似下，求出了含铁磁纳米颗粒的颗粒膜中自旋激发弛豫.并以(a-C：H)_1-xCo_x颗粒膜 为例，探讨了自旋激发弛豫随温度的变化规律.结果表明：经自旋极化激发实现的自旋激化弛豫过程与温度无关，而经热激活的自旋激发弛豫过程与温度有关. 关键词： 自旋激发弛豫 颗粒膜 铁磁颗粒     

量子自旋液体候选材料的缪子自旋弛豫研究

量子自旋液体是一种新奇的磁性物态。由于极强的量子涨落,直至零温都不会出现长程序。量子自旋液体的基态不能用序参量描述,并且缺少对称性破缺,因此该物态的实现打破朗道理论的范式。对于量子自旋液体的研究有助于理解高温超导的机理,并且可以被应用在量子计算和量子信息中。目前,尽管理论上有了长足的发展,但仍旧没有任何一个材料被证实为量子自旋液体。因此,探测和确认一个真正的量子自旋液体材料是当前的研究重点。缪子自旋弛豫是一个对磁场极为敏感的实验技术,被广泛应用于量子自旋液体候选材料的研究中。该技术可以观测基态中是否存在磁有序,测量系统中的涨落频率,这两点都是表征量子自旋液体的重要性质。本文简要介绍了量子自旋液体态和缪子自旋弛豫技术,回顾了近期在不同体系的量子自旋液体候选材料中的实验结果,特别是缪子自旋弛豫的成果。这些体系包括一维反铁磁海森堡链（苯甲酸铜）,三角格子（YbMgGaO4,NaYbO2 和TbInO3）,笼目格[ZnCu3(OH)6Cl2 和 m3Sb3Zn2O14],蜂窝状格子（Na2IrO3 和 α-RuCl3）,以及烧绿石结构（Tb2Ti2O7,Pr2Ir2O7 和Ce2Zr2O7）。     

￣（14）N核四极共振自旋系统自旋－晶格弛豫时间的测量

￣１４Ｎ核四极共振自旋系统的自旋－晶格弛豫是一种双指数弛豫。本文介绍了￣１４Ｎ核四极共振自旋系统的自旋－晶格弛豫时间的３种测量方法，利用可变多面体方法对实验数据进行拟合，获得了￣１４Ｎ核四极共振自旋系统的自旋－晶格弛豫时间Ｔ＿１ｓ和Ｔ＿１１，对有关文献中关于核四极共振弛豫时间的测量的３个观点提出了质疑。     

14N核四极共振自旋系统自旋-晶格弛豫时间的测量

¹⁴N核四极共振自旋系统的自旋-晶格弛豫是一种双指数弛豫。本文介绍了¹⁴N核四极共振自旋系统的自旋-晶格弛豫时间的3种测量方法,利用可变多面体方法对实验数据进行拟合,获得了¹⁴N核四极共振自旋系统的自旋-晶格弛豫时间T_1s和T₁₁,对有关文献中关于核四极共振弛豫时间的测量的3个观点提出了质疑。     

二维量子点中极化子的自旋弛豫

在考虑Rashba自旋-轨道耦合的条件下, 采用二次幺正变换和变分方法研究了二维抛物量子点中由于电子与体纵光学声子的耦合作用形成的极化子在基态Zeeman分裂能级上的自旋弛豫过程.这一过程主要是通过吸收或发射一个形变势或压电声学声子完成.具体分析了强、弱耦合两种极限下极化子自旋弛豫率与外磁场、量子点半径、Landau因子参数、Rashba自旋轨道耦合参数的变化关系. 关键词： 自旋弛豫 极化子 Rashba自旋轨道耦合 量子点     

掺杂的高温超导体的自旋晶格弛豫率

本在赝隙和剩余态密度基础上对ＹＢａ２（Ｃｕ１－ｘＺｎｘ）３Ｏ７及Ｔｌ２Ｂａ２ＣｕＯ６＋ｙ（Ｔｃ＝４０Ｋ）在超导态下的自旋晶格弛豫行为进行了研究，在低于Ｔｃ的整个温区内计算值与实验符合较好。研究表明在稍低于Ｔｃ的温区赝隙导致了ＢＣＳ理论预言的相干峰消失，而在低温，剩 余态密度对体系的自旋晶格弛豫率的贡献起了主要作用。     

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     

线极化Bell-Bloom测磁系统中抽运光对磁场灵敏度的影响

利用适用于线极化Bell-Bloom测磁系统的布洛赫方程和含有自旋弛豫的速率方程,以铯原子为研究对象,分析了抽运光对磁场灵敏度的影响,并在实验上分别采用与铯原子D1线和D2线共振的线偏光作为抽运光和探测光,用充有缓冲气体的气室进行了实验.实验结果与理论分析一致,均表明只有在一定的光强范围内,增大抽运光光强可以提高磁场灵敏度.且利用这一方法分析了原子的自旋弛豫对磁场灵敏度的影响.这项研究对于深入认识线极化的Bell-Bloom测磁系统,以及如何通过优化系统实现磁场灵敏度的提高具有重要的意义.     

半导体中的自旋弛豫--从体材料到量子阱、量子线、量子点

本文对半导体中的自旋弛豫过程给出一个简要的回顾,介绍了半导体材料从体材料到量子阱、量子线、量子点不同维数的结构中各种自旋弛豫过程,主要关注了自旋去相位和相干控制。对于不同材料中的各种弛豫机制,关注的重点在于如何能够在实验上以一种可以控制的方式来改变可调参数从而达到控制自旋弛豫过程。这些参数主要有电场、磁场、温度、应变、有效g因子等等。本文的组织上,首先介绍研究前景,第1部分简要介绍了自旋弛豫的四种机制。第2部分按照维数的不同将半导体中自旋弛豫分为3个部分:体材料、量子阱、量子线、量子点,在每一部分中又基本上按照电子、空穴、激子的顺序进行了简要的总结:对于不同的载流子,考虑了自旋弛豫对可调参数的依赖关系。这些结果要么试图解释了已有的实验结果,要么从理论上给出预言从而给实验指明了方向,为室温下可以使用的自旋电子学器件设计提供了依据,为固态量子计算和量子信息处理铺平了道路。最后简单地给出展望。     

半导体中的自旋弛豫——从体材料到量子阱、量子线、量子点

本文对半导体中的自旋弛豫过程给出一个简要的回顾,介绍了半导体材料从体材料到量子阱、量子线、量子点不同维数的结构中各种自旋弛豫过程,主要关注了自旋去相位和相干控制。对于不同材料中的各种弛豫机制,关注的重点在于如何能够在实验上以一种可以控制的方式来改变可调参数从而达到控制自旋弛豫过程。这些参数主要有电场、磁场、温度、应变、有效g因子等等。本文的组织上,首先介绍研究前景,第1部分简要介绍了自旋弛豫的四种机制。第2部分按照维数的不同将半导体中自旋弛豫分为3个部分:体材料、量子阱、量子线、量子点,在每一部分中又基本上按照电子、空穴、激子的顺序进行了简要的总结:对于不同的载流子,考虑了自旋弛豫对可调参数的依赖关系。这些结果要么试图解释了已有的实验结果,要么从理论上给出预言从而给实验指明了方向,为室温下可以使用的自旋电子学器件设计提供了依据,为固态量子计算和量子信息处理铺平了道路。最后简单地给出展望。     

射频场照射下多自旋体系弛豫的理论计算

根据Liouville-von Neumann方程，对射频场照射下多自旋体系的弛豫进行了理论描述，并用WBR理论推导出了体系的弛豫方程组，给出了各类弛豫速率的理论计算公式.在此基础上，编制了弛豫方程组数值解的计算程序，分别用此程序和Bloch方程计算了双自旋体系在不同情况下的稳态解，并对计算结果进行了简要的分析和讨论. 关键词： 核磁共振 弛豫 射频场 多自旋体系     

自旋电子学简介及其研究进展

自旋电子学主要研究电子自旋在固体物理中的作用,是一门结合磁学与微电子学的交叉学科,其研究对象包括电子的自旋极化、自旋相关散射、自旋弛豫以及与此相关的性质及其应用等.基于电子自旋的自旋电子器件能够大大提高信息处理速度和存储密度,而且具有非易失性、低能耗等优点.简单介绍了自旋电子学的概念及其研究内容,综述了自旋电子学目前的研究及应用进展.     

玻色凝聚的原子自旋链中的非线性自旋波

研究了囚禁在光晶格中的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)形成的原子自旋链中的相干非线性自旋波的激发与调制不稳定性.通过解析分析，得到了调制不稳定性的一般判据以及其对原子自旋的长程耦合的依赖关系.在蓝失谐和红失谐光晶格的情况下，分别具体分析了长程非线性自旋耦合，包括光诱导的和静磁诱导的偶极-偶极相互作用对相干自旋波调制不稳定性的影响.