Picosecond Nonlinear Relaxation of Photoinjected Carriers in a Single GaAs/AlGaAs Quantum Dot
单个自组织GaAs/AlGaAs量子点（QD）的光发射以皮秒时间分辨率进行时间分辨。由多激子结构组成的发射光谱被观察到依赖于延迟时间和激发强度。定量协议之间的实验数据和计算的基础上的模型，其特征在于连续弛豫的多激子。通过分析，我们可以确定载流子弛豫时间作为光注入载流子布居的函数。点内载流子弛豫的增强被证明是由于单个QD内部的载流子-载流子散射。
2002-08-02 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of As interstitials in GaAs: Convergence, relaxation, and formation energy
以GaAs中砷分裂间隙原子为例，研究了缺陷形成能、电荷跃迁能级、局域缺陷态性质、缺陷原子结构和弛豫的密度泛函超原胞计算的收敛性.包含多达217个原子和各种{ \bf k}-空间采样方案的超胞被认为是。结果表明，一个很好的描述本地化的缺陷态分散和电荷态跃迁水平需要至少一个217原子的超晶胞，虽然缺陷结构和原子弛豫可以很好地收敛在一个65原子的细胞。计算了GaAs中As分裂间隙、Ga空位和As反位缺陷的形成能，同时考虑了对化学势和费米能的依赖。发现在富As、$n$型或半绝缘GaAs中As反位的平衡浓度远低于As反位的平衡浓度。
2011-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Spin Relaxation in GaAs: Importance of Electron-Electron Interactions
我们研究自旋弛豫在n型体GaAs，由于Dyakonov-Perel机制，使用系综Monte Carlo方法。我们的研究结果证实，自旋弛豫时间的增加与电子密度的制度中的中等电子浓度和高温。我们表明，在非简并制度的电子-电子散射显着减慢自旋弛豫。这一结果支持了Glazov和Ivchenko的预测。最重要的是，我们的研究结果突出了自旋动力学的多体相互作用的重要性：我们表明，只有通过适当地考虑电子-电子相互作用的模拟，结果的自旋弛豫时间--相对于电子密度和温度--将达到良好的{ \it定量}协议与相应的实验数据。我们的计算不包含拟合参数。
2016-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Full Electrical Control of the Electron Spin Relaxation in GaAs Quantum Wells
用时间分辨光致发光光谱研究了（111）取向GaAs/AlGaAs量子阱中电子自旋动力学。通过施加50 kV/cm的外场，可以观察到自旋弛豫时间增加两个数量级，达到大于30 ns的值;这是电场调谐自旋轨道导带分裂的结果，当Rashba项恰好补偿Dresselhaus项时，自旋轨道导带分裂几乎可以消失。在横向磁场下的测量表明，电子自旋弛豫时间的三个空间方向上可以同时与所施加的电场调谐。
2011-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Effect of nonequilibrium phonons on hot-electron spin relaxation in n-type GaAs quantum wells
研究了非平衡纵向光学声子对$n$型GaAs量子阱中热电子自旋弛豫的影响。在面内电场的作用下，由于有限的弛豫速率，纵向光学声子被电子驱动到非平衡态。非平衡声子通过改变电子的加热和漂移，进而影响电子的自旋弛豫性质。自旋弛豫时间延长，由于增强的电子加热，从而在非平衡声子的存在下的电子-声子散射。自旋进动的频率大致与电子漂移速度成比例，可以增加（在低电场和/或高晶格温度下）或降低（在高电场和/或低晶格温度下）。当电子密度高而杂质密度低时，非平衡声子效应更为显著。
2010-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Singwi-Tosi-Land-Sjölander local field correction on spin relaxation in $n$-type GaAs quantum wells at low temperature
通过构造和数值求解动力学自旋Bloch方程，研究了低温下Singwi-Tosi-Land-Sjölander局域场修正对$n$型GaAs量子阱中自旋弛豫/退相的影响.我们计算了局域场因子$G(q)$在量子阱中的数值求解三个方程，其中链接的局域场因子，结构因子，和介电函数，自洽。这样的修正减少了电子-电子库仑散射和库仑Hartree-Fock项。我们比较了在不同的条件下，如温度，电子密度，阱宽和自旋极化的自旋弛豫时间与没有这种修正。我们发现，这种修正导致的自旋弛豫时间在强/弱散射极限的减少/增加。在高自旋极化下，它减少了Hartree-Fock项，因此倾向于减少自旋弛豫时间。局部场修正的自旋弛豫时间的修改是或多或少温和的，无论是由于共存的散射比库仑散射在低自旋极化和/或由于竞争的影响，从库仑散射和库仑Hartree-Fock长期在高极化。
2008-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Energy-resolved electron-spin dynamics at surfaces of p-doped GaAs
利用自旋、时间和能量分辨的双光子光电子能谱研究了p型掺杂GaAs不同表面的电子自旋弛豫。这些结果进行了对比与散装的时间分辨法拉第旋转测量以及计算的Bir-Aronov-Pikus自旋翻转机制所获得的结果。由于在（100）表面处的能带弯曲区域中的空穴密度减小，自旋弛豫时间朝向较低能量增加超过两个数量级。在平带（011）表面，得到了与我们对体GaAs的测量和计算相一致的恒定自旋弛豫时间。
2005-08-25 cond-mat.mtrl-sci
1550 nm compatible ultrafast photoconductive material based on a GaAs/ErAs/GaAs heterostructure
报道了GaAs/ErAs/GaAs异质结的亚带隙吸收和超快弛豫。利用傅里叶变换红外光谱和时域泵浦探测技术研究了其红外吸收和1550 nm激发的超快光响应。位于2.0 μ m（0.62 eV）和2.7 μ m（0.45 eV）的两个吸收峰分别来自ErAs/GaAs界面肖特基态和GaAs内部的亚带隙跃迁。GaAs/ErAs/GaAs异质结构的光致载流子寿命（使用1550 nm光激发）测量为低至190 fs，使其成为1550 nm技术兼容的高临界击穿场THz器件的有前途的材料。提出了弛豫机制，揭示了ErAs的功能。
2021-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Dynamics Due to Exchange Interaction with Holes in Bulk GaAs
本文研究了p型掺杂GaAs中电子-空穴交换相互作用（Bir-Aronov-Pikus机制）引起的电子自旋动力学。我们讨论在何种条件下，这种机制的自旋弛豫时间是，在原则上，访问实验技术，特别是2-光子光电发射，但也法拉第/克尔效应测量。我们给出了数值结果的自旋弛豫时间的范围内的p型掺杂密度和温度。然后，我们超越弛豫时间近似和数值计算自旋相关的电子动力学，包括自旋翻转电子空穴交换散射和自旋守恒载流子库仑散射的玻尔兹曼散射积分的水平。我们表明，电子动力学偏离简单的自旋弛豫动力学的电子激发在高能量的热化不发生快于自旋弛豫时间。我们还提出了一个推导的屏蔽的电子-空穴交换散射的影响，并得出结论，它可以被忽略的情况下的GaAs，但可能成为重要的窄隙半导体。
2010-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Slow Exciton Spin Relaxation in Single Self-Assembled In$_{1-x}$Ga$_x$As/GaAs Quantum Dots
采用原子经验赝势方法计算了单个自组装In $_{1-x}$ Ga $_x$ As/GaAs量子点中声学声子辅助的激子自旋弛豫.我们发现，从亮到暗激子态的转变是由库仑关联效应引起的。由精细组态相互作用计算得到的激子自旋弛豫时间在纯InAs/GaAs量子点中约为15- 55 $μ$ s，在合金量子点中甚至更长。这些结果与以前的理论和实验结果相矛盾，这些结果表明激子自旋时间非常短（几ns），但与最近的实验表明激子具有长自旋弛豫时间（$>$ 1 $μ$ s）一致。
2013-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Density dependence of electron-spin polarization and relaxation in intrinsic GaAs at room temperature"
我们对Teng等人[J. Phys. D：Appl. Phys. { \bf 42}，135111（2009）]的结论进行评论，即在本征体GaAs中，在高载流子密度下，Bir-Aronov-Pikus机制比D 'yakonov-Perel'机制更重要。我们指出自旋弛豫完全来自D 'yakonov-Perel'机制。
2009-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multivalley spin relaxation in $n$-type bulk GaAs in the presence of high electric fields
本文用微观自旋动力学Bloch方程方法研究了高电场作用下$n$型GaAs体材料中的多通道自旋弛豫，其中包括$Γ$和$L$谷.我们发现，自旋弛豫时间随电场单调减少，这不同于二维的情况下，被确认由于体积的$Γ$谷的Dresselhauss自旋轨道耦合的立方形式。除了自旋弛豫时间的直接调制，电场也强烈地影响自旋弛豫的密度和温度依赖性。与无场条件下自旋弛豫时间随晶格温度的单调减小相反，在电场的影响下，自旋弛豫时间减小得更慢，在小电子密度和高电场的情况下，自旋弛豫时间甚至单调增大.由于热电子温度的反常晶格温度依赖性，我们甚至预测了在中等电场下弱掺杂样品中的峰。至于$L$谷，我们表明，而不是发挥的作用，“漏”的总自旋极化的量子阱系统中，在散装他们作为一个“动量阻尼区”，防止电子漂移到更高的动量状态。这倾向于抑制非均匀加宽，因此导致自旋弛豫时间的增加。
2011-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Hole spin relaxation in $p$-type (111) GaAs quantum wells
本文研究了$p$型（111）GaAs量子阱中空穴自旋弛豫，其中只考虑最低空穴子带，即（111）GaAs/AlAs中的类重空穴子带和（111）GaAs/InP量子阱中的类轻空穴子带.采用子带Löwdin微扰法得到了包含Dresselhaus和Rashba自旋轨道耦合的有效哈密顿量。在适当的栅压下，（111）GaAs/AlAs量子阱中的面内有效磁场在整个动量空间内都能得到很强的抑制，而（111）GaAs/InP量子阱中的面内有效磁场仅在特定的动量圆上得到抑制。通过完全微观动力学自旋Bloch方程方法计算了D 'yakonov-Perel'和Elliott-Yafet机制引起的空穴自旋弛豫，并明确地包括了所有相关的散射。对于（111）GaAs/AlAs量子阱，预测了极长的重空穴自旋弛豫时间（可达数百纳秒）。此外，我们预测的重空穴自旋弛豫时间的栅电压依赖性由于D 'yakonov-Perel'机制的一个明显的峰值。该峰源于（111）GaAs/AlAs量子阱中独特的非均匀展宽被抑制。此外，由于阱宽较窄的量子阱中轻重空穴之间的自旋混合较小，Elliott-Yafet机制仅在峰区附近影响自旋弛豫.我们还显示了自旋弛豫的各向异性。在（111）GaAs/InP量子阱中，光空穴自旋弛豫时间与栅压的关系也出现了一个与（111）GaAs量子阱中电子的情况类似的温和峰。在这种情况下，Elliott-Yafe…
2012-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Relaxation in Quasi-1D GaAs Mesowires: Control via Electric Field and Aspect Ratio
我们报告的GaAs准一维介线的自旋弛豫的测量，依赖于自旋噪声光谱，从而增加到现有的体的自旋弛豫研究在散装，二维和零维系统。除了温度和磁场的依赖性，我们修改的自旋弛豫时间，通过施加的电场和纵横比的中间线，这表明可扩展的自旋电子器件具有可控的自旋弛豫是可以实现的。总的来说，我们观察到更高的自旋弛豫时间相比，散装与自旋噪声表现出Dyakonov-Perel散射和其他散射行为的中间线。光谱自旋噪声数据部分解释通过Glazov-Sherman模型，其中，扩散和弹道自旋弛豫占。
2021-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Apparent Dresselhaus coefficient in (001) GaAs quantum wells: Correlation-time renormalization in D'yakonov-Perel' spin relaxation
University of Tsukuba（筑波大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（产业技术综合研究所）；Tohoku University（东北大学）
该研究通过非弹道蒙特卡罗模拟，阐明(001)GaAs量子阱中由D'yakonov-Perel'自旋弛豫推断的表观Dresselhaus系数与体立方系数存在差异的原因，为解释量子阱的Dresselhaus参数提供了框架。
2026-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Spin polarization contrast observed in GaAs by force-detected nuclear magnetic resonance
我们应用最近发展的力检测核磁共振（NMR）技术观察GaAs中的71 Ga，69 Ga和75 As。在$\sim 5$ K和4.6特斯拉下，69 Ga的核自旋-晶格弛豫时间为21 $\pm$ 5 min。我们利用这个长的弛豫时间，首先创建，然后观察样品内的空间变化的核自旋极化，展示了一种新形式的对比度的磁共振力显微镜（MRFM）。这种核自旋衬度可以用来间接成像GaAs基自旋电子器件中的电子自旋极化。
2002-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of plasma-induced and fast thermal nonlinearities in a GaAs-based photonic crystal nanocavity
研究了GaAs基光子晶体腔在比光子器件中典型热弛豫速率快得多的时间尺度上的非线性响应。我们证明了热效应和载流子诱导的非线性效应之间存在强烈的相互作用。我们已经介绍了一个动力学模型，需要两个热弛豫常数，这是在非常好的协议与实验。这些结果对于基于光子晶体的非线性器件处理实际的高重复频率光信号具有重要意义。
2009-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation in $n$-type GaAs quantum wells from a full microscopic approach
通过构建和数值求解动力学自旋布洛赫方程，对具有Al $_{0.4}$ Ga $_{0.6}$ As势垒的$n$型（001）GaAs量子阱中D 'yakonov-perel'机制从近20 K到室温的自旋弛豫进行了全面的微观研究。我们考虑了所有与自旋弛豫有关的散射，如电子-声学-声子散射、电子-光学-声子散射、电子-非磁杂质散射和电子-电子库仑散射。用拟合的自旋分裂参数计算的自旋弛豫时间与Ohno { \em et al.}的实验数据符合得很好。[Physica E { \bf 6}，817（2000）]在整个温度范围内（从20 K到300 K）。拟合的自旋劈裂参数值与许多实验和理论计算相一致。我们进一步显示了自旋弛豫时间的温度依赖性的各种条件下，如电子密度，杂质密度和阱宽。我们预测，在具有低电子密度的样品中，在低温下（$<50$ K）的自旋弛豫时间（{ \em例如}，密度小于$1 \times 10^{11}$ cm $^{-2}$），但迁移率高。该峰在具有高电子密度的样品中消失（例如{ \em}）。$2 \times 10^{11}$ cm $^{-2}$）和/或低迁移率。在低温下的热电子自旋动力学也解决了许多功能完全不同的高温情况下预测。
2006-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Tuning of the hole spin relaxation time in single self-assembled In$_{1-x}$Ga$_x$As/GaAs quantum dots by electric field
采用原子经验赝势方法研究了电场对单个自组装In $_{1-x}$ Ga $_{x}$ As/GaAs量子点中声子辅助空穴自旋弛豫的调控.我们发现，沿生长方向的电场可以调谐空穴自旋弛豫时间超过一个数量级。电场可以延长或缩短空穴的自旋寿命，并且这种调谐在电场方向上表现出不对称性。点越高，不对称性越明显。结果表明，电场是调控量子点自组装空穴自旋弛豫的有效手段。
2014-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multi-valley spin relaxation in the presence of high in-plane electric fields in $n$-type GaAs quantum wells
采用动力学自旋Bloch方程方法研究了高温下面内电场作用下$n$型GaAs量子阱中的多谷自旋弛豫.自旋弛豫时间随电场的增大先增大后减小，特别是在温度较低时。研究表明，由于$L$谷中存在较大的自旋-轨道耦合以及强的$Γ$ - $L$谷间散射，$L$谷起到了总自旋极化的“漏极”作用，从而在面内电场较高时能有效地增强整个体系的自旋弛豫.在电场作用下，观察到了由电场诱导的磁场引起的自旋旋进。同时，由于强的$Γ$ - $L$谷间散射以及$L$谷内强的非均匀展宽，$L$谷内的电子自旋具有与$Γ$谷内几乎相同的阻尼率和进动频率.尽管$L$谷的$g$因子远大于$Γ$谷的$g$因子，但当在Voigt位形中施加有限静磁场时，该特征仍然成立。此外，还表明整个系统的自旋旋进性质是由$Γ$谷区的电子决定的。在低电场区，温度、磁场和杂质会影响自旋弛豫。然而，他们被证明有边际的影响，在高电场制度。
2008-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Spin lifetimes of electrons injected into GaAs and GaN
GaAs和GAN中电子的自旋弛豫时间是用一个模型确定的，该模型包括声子和电离杂质的动量散射，以及Elliot-Yafet，D 'yakonov-Perel和Bir-Aronov-Pikus机制的自旋散射。使用从经验赝势得到的长程紧束缚哈密顿量产生的精确频带。推断的自旋弛豫寿命的温度依赖性与GaAs中的测量值一致。我们进一步表明自旋寿命随注入电子能量的增加而迅速减小，并在纵向光学声子能量处达到局部最大值。我们的计算预测，纯GAN中的电子自旋寿命在所有温度下都比GaAs中长约3个数量级，这主要是由于较低的自旋轨道相互作用和较高的导带态密度。
2003-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation under identical Dresselhaus and Rashba coupling strengths in GaAs quantum wells
本文研究了GaAs量子阱中相同Dresselhaus和Rashba耦合强度下的自旋弛豫，采用传统的共线统计和螺旋统计两种方法，前者的能谱中不包含自旋轨道耦合项，后者的能谱中包含自旋轨道耦合项.我们表明，只有边际差异的自旋弛豫时间从这两个不同的统计。我们进一步证明，在考虑了Dresselhaus自旋轨道耦合的立方项后，（1，1，0）方向的自旋弛豫时间变得有限，但仍比其他两个垂直方向的自旋弛豫时间长得多.详细研究了在不同条件下沿这一特殊方向自旋弛豫的性质。
2006-02-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Atomistic theory of spin relaxation in self-assembled In$_{1-x}$Ga$_x$As/GaAs quantum dots at zero magnetic field
本文采用全原子理论计算了零磁场下自组装In $_{1-x}$ Ga $_x$ As/GaAs量子点中电子和空穴的自旋翻转时间（$_{1}$）.在低磁场下，一级过程被抑制，二级过程占主导地位。我们发现在4.2K下，自旋-声子相互作用引起的自旋弛豫时间对电子为40 - 80 s，对空穴为1 - 20 ms。计算的空穴自旋弛豫时间与最近的实验结果吻合较好，表明在零场下，双声子过程是自组装量子点中空穴自旋弛豫的主要机制.我们进一步阐明了结构和合金成分对量子点自旋弛豫的影响。
2010-11-22 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Spin relaxation time, spin dephasing time and ensemble spin dephasing time in $n$-type GaAs quantum wells
我们研究了$n$型GaAs量子阱的自旋弛豫和自旋退相。通过求解全微观动力学自旋Bloch方程，得到了自旋弛豫时间$T_1$、自旋退相时间$T_2$和系综自旋退相时间$T_2^{\ast}$，并证明了由于关联时间短，$T_1$、$T_2$和$T_2^{\ast}$与传导电子的各向同性系统中的常识类似.由D 'yakonov-Perel项引起的非均匀展宽被散射，特别是库仑散射所抑制。
2007-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin relaxation in $n$-type (111) GaAs quantum wells
利用动力学自旋Bloch方程方法研究了$n$型（111）GaAs量子阱中D 'yakonov-Perel'机制限制的自旋弛豫.在（111）GaAs量子阱中，通过Dresselhaus和Rashba自旋轨道耦合项的相互抵消，在适当的栅压下，D 'yakonov-Perel'项的面内有效磁场在特定的动量圆上可以被抑制为零。当自旋极化电子主要分布在这个特殊的圆上时，面内非均匀展宽很小，自旋弛豫得到抑制，特别是沿量子阱生长方向的自旋弛豫。该抵消效应可能导致自旋弛豫时间的密度或温度依赖性中的峰值（抵消峰值）。在密度（温度）依赖性中，抵消峰和普通密度（库仑）峰之间的相互作用导致自旋弛豫时间的密度（温度）依赖性的丰富特征。揭示了不同质量的杂质对自旋弛豫温度相关性中的抵消峰和库仑峰的影响。我们还显示了自旋弛豫相对于自旋极化方向的各向异性。
2010-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Density dependence of spin relaxation in GaAs quantum well at room temperature
利用时间分辨圆偏振泵浦-探测光谱技术研究了室温下本征GaAs量子阱中电子自旋弛豫与载流子密度的关系。结果表明，自旋弛豫时间在较低密度区随密度的增加而增加，其中线性D 'yakonov-Perel'自旋-轨道耦合项占主导地位;当密度较大时，自旋弛豫时间随密度的增加而减小，立方D 'yakonov-Perel'自旋-轨道耦合项占主导地位.这些特征与Lü { \em et al.}的理论预测一致。[Phys. Rev. B { \bf 73}，125314（2006）]。一个完全微观计算的基础上数值求解动力学自旋布洛赫方程与D 'yakonov-Perel'和Bir-Aronov-Pikus机制，再现自旋弛豫的密度依赖性非常好。
2008-09-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin relaxation in $n$-type GaAs quantum wells with transient spin grating
通过求解动力学自旋Bloch方程，研究了（001）GaAs量子阱中自旋极化周期性变化的瞬态自旋光栅的时间演化.通过这项研究，我们可以同时研究自旋输运和自旋弛豫的性质。自旋信号的傅立叶分量以两个衰减速率$1/τ_+$和$1/τ_-$双指数衰减。在高温状态下，这两个速率的平均值随光栅波矢$q$二次变化，即，$(1/τ_++1/τ_-)/2=D_sq^2+1/\tildeτ_s$，其中$D_s$和$\tildeτ_s$分别表示自旋扩散系数以及面外和面内自旋弛豫时间的平均值。计算得到的$τ_{\pm}$与Weber { \em et al.} [Phys. Rev. Lett. { \bf 98}，076604（2007）]。通过比较考虑电子-电子库仑散射和不考虑电子-电子库仑散射的$D_s$，计算了库仑阻力对自旋扩散系数的贡献。利用瞬态自旋光栅结果，进一步揭示了自旋扩散系数$D_s$、自旋弛豫时间$τ_s$和自旋注入长度$L_s$等特征参数之间的关系.我们发现，在存在的Dresselhaus和/或Rashba自旋轨道耦合，广泛使用的关系$L_s=\sqrt{D_sτ_s}$一般是不准确的，甚至可以是非常错误的，在某些特殊情况下。提出了一种从瞬态自旋光栅信号中提取稳态输运特征参数的精确方法。
2008-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Hole spin relaxation in intrinsic and $p$-type bulk GaAs
我们从全微观动力学自旋Bloch方程方法研究了本征和$p$型体GaAs中的空穴自旋弛豫。与以往对空穴自旋动力学的研究不同，我们明确地考虑了带内相干性和非极性的空穴-光学-声子相互作用，这两个因素对空穴自旋弛豫都有重要的影响.分析了D 'yakonov-Perel'和Elliott-Yafet机制对空穴自旋弛豫的相对贡献。在计算中，对空穴自旋弛豫起重要作用的屏蔽常数采用无规相位近似处理。在本征GaAs中，我们的结果与室温下的实验数据吻合得很好，其中空穴自旋弛豫被证明是由Elliott-Yafet机制主导的。我们还发现，空穴自旋弛豫强烈依赖于温度和预测的谷的密度依赖性的空穴自旋弛豫时间在低温下由于空穴-电子散射。在$p$型GaAs中，我们预测了自旋弛豫时间与空穴密度的关系在低温下会出现一个峰值，这是由于在简并和非简并区域中屏蔽的不同行为造成的。在散射事件期间屏蔽和动量交换之间的竞争也可以导致在低密度区域中空穴自旋弛豫时间的密度依赖性中的谷。在高温下，由于小的屏蔽常数，屏蔽效应被抑制。此外，我们预测的非单调依赖性的空穴自旋弛豫时间与温度相关的屏蔽连同空穴-声子散射。最后，我们发现，D 'yakonov-Perel'机制可以显着贡献的…（因篇幅限制省略）
2010-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ambipolar spin diffusion and D'yakonov-Perel' spin relaxation in GaAs quantum wells
我们报告了半导体中双极自旋扩散的理论和实验研究。在80 K下，用圆偏振激光脉冲激发GaAs多量子阱样品中的自旋极化载流子。扩散的电子和自旋密度同时测量使用空间和时间分辨泵浦探测技术。两个制度的自旋极化电子的扩散观察。最初，自旋扩散的速率类似于密度扩散的速率，并且由双极扩散系数控制。在稍后的时间，自旋扩散相对于密度扩散显著减慢，并且似乎由非恒定（减小）的自旋扩散系数控制。我们认为，自旋密度的长时间行为可以理解为一个不均匀的自旋弛豫率，它随着密度的降低而增长。自旋弛豫速率的行为与载流子间库仑散射限制的D 'yakonov-Perel'弛豫模型一致。
2009-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-injection and spin-relaxation in p-doped InGaAs/GaAs quantum-dot spin light emitting diode at zero magnetic field
报道了p型掺杂InGaAs/GaAs量子点自旋发光二极管在零磁场下的有效自旋注入。在100 K温度范围内，测量到了高的电致发光圆偏振度（Pc）~19%.这一结果是由于垂直磁化的CoFeB/MgO自旋注入器允许有效的自旋注入和适当的p型掺杂的InGaAs/GaAs量子点层在有源区中的组合。通过分析电致发光圆极化的偏压和温度依赖性，我们证明了一个两步自旋弛豫过程。第一步发生在电子隧穿MgO势垒并穿过GaAs耗尽层时。自旋弛豫由与电子的动能有关的Dyakonov-Perel机制控制，其特征在于偏压依赖的Pc。第二步发生在电子在与空穴辐射复合之前被捕获到QD中时。Pc的温度依赖性反映了温度诱导的量子点掺杂的修改，连同量子点内部的载流子寿命和自旋弛豫时间之间的比率的变化。理解这些自旋弛豫机制对于提高自旋LED在未来室温下零外加磁场下的自旋光电应用的性能是至关重要的。
2020-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long-lived spin memory in Mn-doped GaAs: Time resolved study
利用时间分辨泵浦-探测和光致发光技术研究了磁性Mn受主掺杂p型GaAs中的电子自旋动力学。在横向磁场中的测量显示出20 ns的长自旋弛豫时间，其可以唯一地与电子相关。应用弱纵向磁场以上100 mT的自旋弛豫时间延长到微秒，这是解释抑制的比尔-阿罗诺夫-皮库斯自旋弛豫的Mn受体上的电子。
2009-07-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effect of Ionized Impurity Screening on Spin Decoherence at Low and Intermediate Temperatures in GaAs
本文研究了{ \it n}型GaAs中带电杂质屏蔽对自旋退相干的影响，并详细分析了在线性化的GaAs-Fermi屏蔽理论中采用不同玻恩近似的影响。自旋弛豫时间的计算采用系综蒙特卡罗方法，包括电子-电子，电子-杂质，和电子-声子散射。我们仔细选择一个参数区域，使所有的物理近似举行，特别是，汤川型潜在的可以用来描述屏蔽库仑相互作用和玻恩级数收敛。我们的研究结果表明，包括二阶玻恩近似产生更短的自旋弛豫时间相比，通常实施的第一玻恩近似：自旋弛豫时间可能会减少数百皮秒，与第一玻恩近似高估结果的30%或更多的参数的大区域。虽然我们的系综蒙特卡罗模拟包括电子-电子和电子-声子相互作用，当考虑低到中等载流子密度和$T > 50 $ $\mathrm{K}$，但$T$小于费米温度时，我们的结果与Dyakonov-Perel理论很好地一致，当这只包括电子-杂质相互作用时，其支持这是在该低-中温区域中体GaAs的最相关的散射机制。
2016-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Electrical suppression of spin relaxation in GaAs(111)B Quantum Wells
在III-V族锌量子阱中，通过自旋-轨道相互作用（SOI）的自旋退相是限制电子自旋寿命的主要机制。通过施加电场可以抑制GaAs（111）量子阱中的退相。这种抑制归因于由电场诱导的结构诱导非对称性（SIA）SOI项对GaAs晶格的体反转非对称性（BIA）相关的本征SOI的补偿。我们通过在广泛的应用领域进行光致发光测量，证明了BIA主导的到SIA主导的制度之间的过渡，为这种机制提供了直接的实验证据。在补偿电场附近获得了超过100 ns的自旋寿命，这使得GaAs（111）量子阱成为电存储和自旋操纵的优良候选材料。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferromagnetism and metallic state in digital (Ga,Mn)As heterostructures
本文用密度泛函理论研究了GaAs和AlAs数字铁磁异质结的电子、磁性和输运性质。这些可以通过用Mn对GaAs/AlAs超晶格的GaAs层进行$δ$掺杂来获得。我们的分析涵盖了一系列的锰浓度，并认为存在补偿缺陷，如反位。在无缺陷的情况下，所有的异质结构研究目前的半金属电子结构。相反，当反位存在时，半金属态被破坏，异质结构表现为脏的平面金属。在这种情况下，它们在Mn平面中主要由于多数自旋电子而显示出大的$p$型金属电导，并且在GaAs平面中主要由于少数自旋电子而显示出$n$型跳跃式电导。这表明，如果As反位可以远离Mn平面，就可以实现不同自旋电流的空间分离。最后，我们表明，在AlAs/（Ga，Mn）As数字铁磁异质结的情况下，AlAs/GaAs价带偏移产生额外的限制电位负责的铁磁性的空穴。因此，Mn离子之间的铁磁耦合变得更大，更强大的反位的存在。
2003-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nontrivial relaxation dynamics of excitons in high-quality InGaAs/GaAs quantum wells
高质量InGaAs/GaAs量子阱结构的光致发光谱和反射光谱显示出一系列超窄峰，这归因于量子限制激子态。这些峰的强度作为温度的函数而降低，而线宽表现出复杂而奇特的行为。在低抽运下，在所研究的整个温度范围内，所有峰的宽度保持相当窄（$< 0.1$ meV），$4 - 30K$。在较强的泵浦下，线宽随温度的升高先增大后减小。泵浦-探测实验表明，在激子衰减，$< 10$ ps和$15 - 45ns$的两个特征的时间尺度，分别。我们解释所有这些数据之间的相互作用的激子重组的光锥，激子弛豫从非辐射水库的光锥，和非辐射激子的热解离。低能量激子线的加宽由与库激子的辐射复合和散射决定，而对于较高能量状态，线宽还取决于声学声子弛豫过程。
2015-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical detection of spin accumulation in a p-type GaAs quantum well
我们报告的实验中，自旋极化电流注入到一个$GaAs$量子阱通过一个AlAs的障碍从$GaMnAs$铁磁电极。通过测量电流如何隧穿到第二个$GaMnAs$铁磁电极来检测GaAs阱中产生的自旋极化，该电流取决于其磁化方向。我们的结果可以解释$GaAs$阱中化学势的非弛豫自旋分裂，即自旋积累。我们讨论了在GaAs中的空穴自旋弛豫时间的条件，需要获得我们观察到的大的效果。
2002-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Non-Markovian hole spin kinetics in $p$-type GaAs quantum wells
基于全微观动力学自旋Bloch方程方法，我们研究了$p$型GaAs量子阱中重空穴自旋退相的非马尔可夫效应。当平均自旋进动时间小于动量弛豫时间时，非马尔可夫效应表现为自旋退相。当非马尔可夫效应重要时，自旋退相变得更慢。此外，我们还预测了由于非马尔可夫空穴-纵向光学声子散射的记忆效应而产生的量子自旋拍频。
2007-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Photoassisted tunneling from free-standing GaAs thin films into metallic surfaces
测量了由上述带隙光从背面激发的金表面与自支撑半导体薄膜之间的隧道光电流随外加偏压、隧道距离和激发光功率的变化。的结果进行了比较与模型的预测，其中包括偏置依赖的隧道势垒高度和偏置引起的表面复合速度的下降。结果表明：i）来自导带的隧穿光电流占主导地位; ii）在大的隧道距离下，电流的指数偏压依赖性由隧道势垒高度的指数偏压依赖性来解释，而在小的隧道距离下，表面复合速度的变化占主导地位。
2010-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gallium Arsenide Thermal Conductivity and Optical Phonon Relaxation Times from First-Principles Calculations
本文采用第一性原理晶格动力学方法计算了GaAs晶体的热导率。谐波和立方力常数通过将它们拟合到来自密度泛函理论计算的力-位移数据而获得。利用简谐力常数构造的动力学矩阵计算声子色散，利用费米黄金定则计算声子弛豫时间。计算的GaAs热导率与实验数据吻合良好。得到了热导累积随声子平均自由程和波长的变化关系。我们的研究结果预测在纳米尺度下GaAs的热导率有显著的尺寸效应。研究了光学声子的弛豫时间及其在不同散射通道中的贡献。这些信息将有助于理解热声子效应的GaAs基器件。
2013-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Hyperfine interaction in InAs/GaAs self-assembled quantum dots : dynamical nuclear polarization versus spin relaxation
研究了超精细相互作用对自组装InAs/GaAs量子点中单电荷激子X+和X-光学取向的影响。所有测量都是在低温下通过显微光致发光研究的单个量子点上进行的。我们表明，超精细相互作用导致一个有效的部分自旋弛豫，在50 kHz调制激发极化，但由于动态核极化在稳定的光泵浦条件下，这成为强烈抑制。这种光学产生的类磁核场在与纵向施加场相反的方向上产生时可以变得非常强（高达~4 T），并且然后表现出双稳态状态。这种效果是很好地描述了一个理论模型，在微扰的方法，它揭示了电子自旋翻转的能量成本在总磁场中发挥的关键作用。最后，我们强调了X+和X-三重离子在超精细相互作用方面的异同，这与理论描述是完全一致的。
2009-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lifetime of sub-THz coherent acoustic phonons in a GaAs-AlAs superlattice
我们测量了用飞秒激光脉冲激发和探测的GaAs-AlAs超晶格中的区心340 GHz纵向声子模的寿命。通过比较在室温和液氮温度下进行的测量，我们分离的固有（声子-声子散射）和非固有的贡献声子弛豫。估计室温下的固有寿命为0.95纳秒相比，散装GaAs的计算和实验数据。结果表明，室温下~ 0.3THz声子处于Akhiezer区和Landau-Rumer区的声子-声子弛豫过渡区。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-particle Relaxation Time in Doped Semiconductors beyond the Born Approximation
我们比较的幅度的单粒子弛豫时间精确计算的可变相位的方法是在第一玻恩近似计算的杂质半导体，如Si和GaAs，假设库仑杂质是随机分布的中心。我们发现，对于典型的掺杂浓度在Si的玻恩近似可以高估约40%的单粒子弛豫时间和低估约30%。结果表明，在GaAs的情况下，差异通常是不太严重。我们的分析表明，在一般情况下，这些大的差异，硅产生强烈违反弗里德尔和规则。这种击穿发生在随机相近似开始击穿的掺杂密度范围内。此外，我们的研究结果表明，一个多离子校正的电子杂质散射需要高掺杂浓度。
2019-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Novel 3D Reciprocal Space Visualization of Strain Relaxation in InSb on GaAs Substrates
提出RSPV三维倒易空间可视化方法以分离倾斜与应变，并通过XRD、ECCI和AFM证明2°偏角GaAs衬底可生长出更低粗糙度、更低TDD的高质量InSb晶体。
2024-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Heusler Superlattice Co2MnAl/Fe2MnAl with Perpendicular Magnetic Anisotropy and Termination-Dependent Half-Metallicity
单晶Heusler原子尺度的超晶格，已被预测表现出垂直磁各向异性和半金属已成功地通过分子束外延生长。在GaAs（001）、MgO（001）和Cr（001）/MgO（001）衬底上生长了由全Heusler Co $_2$ MnAl和Fe $_2$ MnAl组成的具有一到三个晶胞周期的超晶格。电子能量损失谱图证实了明显的隔离外延Heusler层与高钴或高铁浓度的样品生长在室温附近的GaAs（001）。用过量的铝生长的超晶格结构具有显著较低的薄膜形状各向异性，并导致在GaAs（001）上生长的样品在低于200 K的温度下的面外自旋重取向转变。基于同步辐射的自旋分辨光电子能谱发现，超晶格结构改善了体布里渊区中X点附近的费米能级自旋极化。在MgO（001）上生长的化学计量的Co $_2$ MnAl终止的超晶格具有95%的自旋极化，而纯Co $_2$ MnAl膜具有仅65%的自旋极化。
2018-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic spin relaxation revealed by resonant spin amplification in (110) GaAs quantum wells
利用共振自旋放大（RSA）技术研究了GaAs/AlGaAs量子阱中[110]方向生长的高迁移率二维电子系统（2DES）的自旋退相.从RSA光谱的特征形状，我们能够提取的自旋退相时间（SDT）的电子自旋沿生长方向或样品平面内对齐，以及$g$因子。我们观察到一个强大的各向异性的自旋退相时间。当温度在4 K和50 K之间变化时，面内SDT几乎保持恒定，而面外SDT在约25 K的温度下显示出急剧增加，并达到约100 ns的值。在4 K的SDTs可以进一步增加额外的，弱以上的障碍照明。讨论了这一现象的起因，认为SDT的增强是由于电子气和远程施主之间载流子的重新分布。
2012-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin and recombination dynamics of excitons and free electrons in p-type GaAs : effect of carrier density
利用时间分辨光致发光光谱研究了15 K时受主浓度NA = 1.5 × 10^（17）cm^（-3）的p型GaAs中载流子和自旋复合。在低光载流子浓度下，受体大多是中性的，并且光电子可以与结合到受体的空穴（e-A0线）复合或形成激子，激子大多被捕获在中性受体上，形成（A0 X）络合物。据发现，自旋寿命较短的电子，通过电子-A0过渡重组由于自旋弛豫产生的交换散射的自由电子与捕获或自由空穴，而自旋翻转过程是不太可能发生的，一旦电子与自由空穴形成的激子绑定到中性受体。激发功率的增加引起向其中双分子带间（b-b）发射由于电子-空穴库仑相互作用的屏蔽以及激子复合物和自由激子的电离而变得更有利的区域的交叉。然后，激子的形成不再是可能的，载流子复合寿命增加，自旋寿命被发现由于自由光空穴的快速自旋弛豫而随着浓度急剧降低。在这种高密度状态下，通过e-A0跃迁和通过b-b跃迁复合的电子具有相同的自旋弛豫时间。
2016-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation due to the Bir-Aronov-Pikus mechanism in intrinsic and $p$-type GaAs quantum wells from a fully microscopic approach
通过构造和数值求解动力学自旋Bloch方程，研究了本征和$p$型（001）GaAs量子阱中的电子自旋弛豫。所有相关的散射都明确包括在内，特别是自旋翻转电子-重空穴交换散射，导致Bir-Aronov-Pikus自旋弛豫。我们发现，由于在费米黄金法则方法中忽略了电子-重空穴交换散射中的非线性项，文献中的Bir-Aronov-Pikus机制导致的自旋弛豫在中等高电子密度和低温下被大大夸大。我们比较了由于Bir-Aronov-Pikus机制和由于D 'yakonov-Perel'机制的自旋弛豫时间，D 'yakonov-Perel'机制也是从动力学自旋Bloch方程计算的，包括所有的散射，特别是自旋守恒的电子-电子和电子-重空穴散射。我们发现，在本征量子阱中，低温时Bir-Aronov-Pikus机制的效应比D 'yakonov-Perel'机制的效应小得多，高温时小不到一个数量级.在$p$型量子阱中，由于Bir-Aronov-Pikus机制的自旋弛豫在低温下也比由于D 'yakonov-Perel'机制的自旋弛豫小得多，并且当空穴密度和量子阱的宽度足够大时，在较高温度下变得彼此相当。我们认为，与体样品不同，Bir-Aronov-Pikus机制在二维样品中几乎不占主导地位。
2007-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Anisotropic Electron Spin Lifetime in (In,Ga)As/GaAs (110) Quantum Wells
用时间分辨法拉第旋转和时间分辨透射法研究了不同宽度和高度的应变非掺杂（In，Ga）As/GaAs（110）量子阱中各向异性电子自旋寿命，并与（001）取向的电子自旋寿命进行了比较.从自旋进动的抑制，面内和面外自旋寿命的比率进行了计算。而该比例增加与理论一致的In浓度，令人惊讶的高各向异性480观察到的最宽的量子阱，当表示在自旋弛豫时间。
2007-05-30 cond-mat.mtrl-sci
L-valley Electron Spin Dynamics in GaAs
光学取向实验已在GaAs外延层与光激发能量在3 eV的区域产生的自旋极化电子在卫星L谷的光生。我们表明，一个显着的电子自旋存储器的一部分可以保存时，电子从L散射的$Γ$谷能量弛豫几百毫电子伏。结合这些高能量的光激发实验与时间分辨的光致发光光谱的$Γ$谷自旋极化光生电子允许我们推导出一个典型的L谷电子自旋弛豫时间为200 fs，与理论计算一致。
2012-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical alignment and polarization conversion of neutral exciton spin in individual InAs/GaAs quantum dots
我们研究了在磁场中通过光学取向和激子极化转换实现的InAs/GaAs自组装量子点中激子自旋存储。准共振声子辅助激发被成功地用来定义中性激子的初始自旋极化。沿着高达90%的明亮激子本征轴产生的线性偏振的守恒和高达47%的从圆偏振到线性偏振的转换都证明了相对于辐射寿命的非常长的自旋弛豫时间。结果进行了定量比较赝自旋1/2，包括重轻空穴混合模型。
2008-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and transport properties of a metallic altermagnet CrSb on a GaAs (001) substrate
本研究在GaAs (001)衬底上通过插入FeSb/AlAs缓冲层实现CrSb交变磁体薄膜的外延生长，并表征其磁输运性质，发现高迁移率电子和空穴载流子。
2025-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Hand in Hand Evolution of b-relaxation and Boson Peak in Metallic Glasses
玻色子峰和β弛豫是玻璃的两种固有的和明显不同的动力学模式，它们的结构起源是长期存在的问题。通过对不同类型元素微合金化的模型金属玻璃的原子堆积进行调节，发现低温玻色子热容峰与高温β弛豫同时演化。揭示了玻色子峰值温度与β-弛豫激活能之间的线性相关性。玻色子峰和β弛豫的耦合表明它们共同的结构起源于金属玻璃中的松散堆积区。
2015-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent recombination in GaAsN alloys
在室温下，在GaAs_{1-x} N_{x}（x = 2.1，2.7，3.4%）中观察到自旋相关复合（SDR）。当激发光的偏振态由圆偏振态变为线偏振态或施加~300高斯（G）的横向磁场时，边缘光致发光（PL）强度降低3倍以上。圆偏振光的带间吸收导致传导电子的自旋极化，随着泵浦强度的增加，自旋极化达到35%。观察到的效果解释了深顺磁中心和自旋相关的捕获传导电子的动态极化这些中心。横向磁场中的PL去极化（Hanle效应）使我们能够估计电子自旋弛豫时间在1 ns的范围内。从理论上讲，已经得出结论，由于SDR，这个长时间是由束缚电子的缓慢自旋弛豫控制的。在所有三种合金样品中，从它们在磁场中的平均自旋旋转方向实验确定束缚电子g因子的正号。
2005-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Self-vacancies in Gallium Arsenide: an ab initio calculation
我们在这里报告重新审查的静态性质的空位在GaAs中的第一性原理密度泛函计算使用本地化的基组。我们计算的形成能与最近的实验和{ \it ab-initio}计算结果吻合良好，并提供了一个完整的描述弛豫几何和能量的各种电荷状态的空缺从两个亚晶格。镓空位在0、-、-2、-3电荷态是稳定的，但V_Ga^-3仍然是本征和n型GaAs的主要电荷态，这证实了正电子湮没的结果。有趣的是，砷空位显示出两个连续的负U跃迁，仅使+1、-1和-3电荷态稳定，而中间缺陷是亚稳态的。第二次跃迁（-/-3）使V_As^-3产生了共振键弛豫，类似于硅和GaAs双空位的共振键弛豫。
2004-09-09 cond-mat.mtrl-sci
