Hybrid density-functional theory calculations on surface effects in Co doped ZnO nanowires
在这项工作中，我们采用密度泛函理论与混合泛函研究的原子和电子结构的裸和氢化钴掺杂氧化锌纳米线。我们发现，在纳米线表面上的钝化的情况下，钴原子偏析到表面。另一方面，在氢钝化下，Co的掺入更有利于在内部位点。这表明，在纳米结构中的Co的掺入具有对环境的依赖性，并且可以通过外部原子和表面的弛豫来促进。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi-Level Pinning and Barrier Height Control at epitaxially grown ferromagnet/ZnO/metal Schottky Interfaces for opto-spintronics applications
本文在Pt/CoPt电极上MBE外延ZnO并测得肖特基势垒高度590–690 meV，钉扎因子0.08、CNL为4.94 eV，证明界面遵循金属诱导带隙态模型，为自旋LED等光自旋电子学应用提供路径。
2023-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic states at the Oxygen surfaces of ZnO and Co-doped ZnO
第一性原理计算结果表明，Co离子的置换态产生了较大的磁矩，这种磁矩的长程耦合依赖于Co离子与ZnO之间的距离.在O原子诱导的局部自旋极化在表面比在体中大三倍，并且表面稳定性由Co大大增强。此外，即使在没有磁性原子的情况下，在氧（0001）表面预测也是鲁棒的铁磁状态。表面磁矩的出现与氧化物的价带中{ \it p}-空穴的数量相关，并且磁荷的分布即使在没有自旋-轨道相互作用的情况下也是高度各向异性的。
2008-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser induced THz emission from femtosecond photocurrents in Co/ZnO/Pt and Co/Cu/Pt multilayers
超短激光激发Co/Pt磁性异质结构可以有效地在磁性层和非磁性层的界面处产生自旋电流和电荷电流。这些光电流的方向可以通过圆偏振激光的螺旋度和外部磁场来控制。在这里，我们采用太赫兹时域光谱进一步研究这些光电流现象中的接口的作用。特别地，通过改变中间层的厚度至5 nm，研究了Cu或ZnO中间层对Co/X/Pt（X = Cu，ZnO）中光电流的影响。结果进行了讨论的自旋扩散现象和界面自旋轨道力矩。
2018-01-31 cond-mat.mes-hall
Coherence properties of shallow donor qubits in ZnO
晶体中的缺陷是基于光子的量子技术的主要候选者，但开发实用设备的进展关键取决于改善缺陷光学和自旋特性。基于这种需要，我们研究了一种新的缺陷量子比特候选者，ZnO中的浅施主。我们展示了施主量子比特的电子自旋态的全光控制，并测量了自旋相干性。我们发现一个纵向弛豫时间T $_1$超过100毫秒，一个不均匀的退相时间T $_2^*$的$17\pm2$ ns，和一个哈恩自旋回波时间T $_2$的$50\pm13$ $μ$ s。T $_2^*$的大小与天然ZnO中核超精细场的不均匀性一致。限制T $_2$的可能机制包括瞬时扩散和核自旋扩散（光谱扩散）。这些结果与天然硅中的磷供体系统相当，表明通过同位素和化学纯化，可以在直接带隙半导体中获得供体自旋的长量子位相干时间。这项工作激励了进一步研究高纯度材料生长，量子器件制造和高保真控制的施主：ZnO系统的量子技术。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin transport and spin dephasing in zinc oxide
宽带隙半导体ZnO由于其小的自旋轨道耦合意味着大的自旋相干长度而在自旋电子学应用中引起了人们的兴趣。利用具有铁磁电极的垂直自旋阀器件（TiN/Co/ZnO/Ni/Au），在全电实验中研究了ZnO上自旋极化输运。测量的磁电阻与自旋相关的界面电阻的双自旋通道模型的预测吻合得很好。拟合得到ZnO的自旋扩散长度分别为10.8nm（2K）、10.7nm（10 K）和6.2nm（200 K），对应的自旋寿命分别为2.6ns（2K）、2.0ns（10 K）和31 ps（200 K）。
2012-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Zinc Oxide - From Dilute Magnetic Doping to Spin Transport
在过去的几年里，人们对宽带隙II-VI族半导体ZnO重新产生了兴趣，这是由自旋电子学应用的前景所引发的。首先，铁磁性预测稀磁掺杂。通过对ZnO：Co薄膜的宏观和微观性质的综合研究，没有发现载流子介导的巡游铁磁性。相纯，晶体学上优异的ZnO：Co是均匀顺磁性的。当发生相分离或缺陷形成时，由于纳米尺寸的金属沉淀物而产生超顺磁性。其他化合物如ZnO：（Li，Ni）和ZnO：Cu不显示铁磁性。其次，其小的自旋轨道耦合和相应的大自旋相干长度使得ZnO适合于在自旋电子器件中传输或操纵自旋。从光泵/光探针实验，我们发现在低温下，我们归因于绑定到Al施主的电子的顺序为15 ns的自旋退相时间。在全电磁输运测量中，我们成功地创建和检测了一个自旋极化的电子系综，并将此自旋信息传输到几个纳米。我们得出的自旋寿命为2.6 ns的这些巡回自旋在低温下，对应的结果从电泵/光探测实验。
2013-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient spin-wave excitation by surface acoustic waves in ultra-low damping YIG/ZnO-heterostructures
该研究在 YIG/ZnO 异质结构中利用叉指换能器产生 Rayleigh 与 Sezawa 型 SAWs，实验揭示各向异性、非互易的 SAW-SW 耦合，并证明可高效激发低阻尼磁振子。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall
Spin susceptibility and effective mass of two-dimensional electrons in MgxZn1-xO/ZnO heterostructures
我们报告的测量自旋磁化率和电子有效质量的二维电子限制在界面的MgxZn 1-xO/ZnO单异质结构（x = 0.05，0.08，和0.11），生长在（0001）ZnO衬底上的分子束外延。通过控制势垒成分来调节内置极化，电子密度在5.6 x 10^11 ~ 1.6 x 10^12 cm^-2范围内系统地变化，对应的范围为3.1 < rs < 5.2，其中rs是以有效玻尔半径为单位测量的平均电子间距。我们使用符合技术，自旋分裂朗道能级的交叉发生在磁场的临界倾斜角，以评估自旋磁化率。此外，我们确定了有效质量的温度依赖性的Shubnikov-de Haas振荡测量符合条件。磁化率和有效质量都随着电子密度的减小而逐渐增大，反映了电子-电子相互作用的作用。
2008-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Patterned silicon substrates: a common platform for room temperature GaN and ZnO polariton lasers
介绍了一种制作室温极化激元激光器的新平台：在图形化硅衬底上外延生长的氮化物基分布布拉格反射镜。图案化允许增强的应变弛豫，从而使得能够堆叠大量无裂纹的AlN/AlGaN对，并且实现具有大的空间均匀性的数千的腔品质因数。GAN和ZnO有源区在其上外延生长，腔体用顶部介电布拉格反射器完成。这两种结构显示强耦合和极化激元激光在室温下，并构成一个中间步骤的方式向集成极化激元器件。
2014-04-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Unambiguous determination of spin dephasing times in ZnO
时间分辨磁光是一种成熟的光抽运探测技术，用于产生和探测半导体中的自旋相干性。如果自旋退相时间T_2^* 的值与可用的泵浦-探测-延迟相当，则通过这种方法可以容易地确定自旋退相时间T_2^*。然而，如果T_2^* 超过激光重复时间，共振自旋放大（RSA）同样可以用来提取T_2^*。我们证明，在ZnO中，这些技术有几个跳闸的危险，导致欺骗性的T_2^* 值，并显示如何避免它们。我们发现，两个自旋物种的振幅比随温度的变化很容易被误解为单个自旋系综的T_2^* 随温度的变化，而两个自旋物种的T_2^* 几乎与温度无关。另外，连续的泵浦脉冲可以显著地减小自旋极化，其从先前的泵浦脉冲保留。虽然这几乎不影响从延迟线扫描中提取的T_2^* 值，但它导致RSA中的T_2^* 值看起来更短。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical tuning of the spin-orbit interaction in nanowire by transparent ZnO gate grown by atomic layer deposition
我们开发了一种InAs纳米线栅全包围场效应晶体管，使用透明导电氧化锌（ZnO）栅电极，这是在原位原子层生长后的Al 2 O 3的栅极绝缘体。我们进行了磁输运测量，发现从弱局域化到弱反局域化的交叉与增加栅极电压的影响，这表明Rashba自旋轨道耦合是由栅极电极调谐。的自旋轨道相互作用的栅极调谐的效率是高于那些获得的二维电子气，和高的栅极全周围的纳米线金属氧化物半导体场效应晶体管，这是以前报道的。本文讨论了自旋-轨道相互作用，不仅采用了传统的一维模型，而且采用了最近提出的考虑材料微观能带结构影响的模型。
2021-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Pure spin current transport in gallium doped zinc oxide
通过测量由铋取代钇铁石榴石（Bi：YIG）、镓掺杂氧化锌（Ga：ZnO）和铂组成的薄膜三层样品中的自旋霍尔磁阻（SMR），研究了纯自旋电流在氧化锌中的流动。我们调查的SMR幅度上的Ga：ZnO夹层的厚度的依赖关系，并比较Bi：YIG/Pt双层。我们发现，SMR幅度降低了近一个数量级后，插入Ga：ZnO中间层，并不断减少随着中间层厚度。然而，即使对于$12\;\mathrm{nm}$厚的Ga：ZnO夹层，SMR也保持有限。这些结果表明，纯自旋电流确实可以通过几个nm厚的简并掺杂氧化锌层传播。我们还观察到的温度和场的依赖性的SMR比较时，三层和双层的差异。最后，我们将我们的数据与基于自旋扩散的模型的预测进行比较。这表明，界面电阻在这些三层结构中的SMR幅度起着至关重要的作用。
2016-12-21 cond-mat.mes-hall
Interplay of spin-orbit coupling and Coulomb interaction in ZnO-based electron system
自旋轨道耦合（SOC）是固体中各种基本自旋相关现象及其技术应用的关键。在半导体中，这些现象迄今为止一直在相对较弱的电子-电子相互作用机制中进行研究，其中单电子图像成立。然而，SOC可以深刻地对抗库仑相互作用，这可能导致非常规电子相的出现。由于SOC取决于晶体中的电场，包括巡回电子的贡献，电子-电子相互作用可以修改这种耦合。在这里，我们证明了SOC效应的出现在一个简单的能带结构MgZnO/ZnO半导体的高迁移率的二维电子系统。该电子系统还具有强的电子-电子相互作用效应。通过改变载流子密度与镁含量，我们调整SOC的强度，并实现其与电子-电子相互作用的相互作用。这些系统为在强电子关联区出现自旋电子现象和形成电子自旋与密度强耦合的新型准粒子铺平了道路。
2020-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
Charge sensing of few-electron ZnO double quantum dots probed by radio-frequency reflectometry
Tohoku University（东北大学）；National Institute for Material Science (NIMS)（国立材料研究所）；University of Tokyo（东京大学）
本文在高质量 ZnO 异质结构上制备栅控双量子点，利用集成于射频谐振电路的传感器量子点实现单电子电荷检测与少电子区电荷稳定性图测量，并讨论强关联导致的近简并自旋单、三重态读出前景。
2025-01-09 cond-mat.mes-hall
ZnO-Based Polariton Laser Operating at Room Temperature: From Excitonic to Photonic Condensate
激光阈值由增益条件决定，该增益条件已通过使用异质结构和量子限制而逐渐减小。极化激元激光器是这一发展的最终步骤：相干发射是从激子-极化激元凝聚体的自发衰变中获得的，而不需要实现任何增益条件。ZnO以其独特的激子性质成为蓝光/紫外偏振激元激光器件的最佳选择。我们报告了一个新的家庭的完全混合微腔，结合了最优质的ZnO材料（散装基板）和两个介质分布布拉格反射器的制造，表现出大的品质因数（>2500）和拉比分裂（~200毫电子伏）。低阈值极化激元激光实现4和300 K之间的激子分数范围在12%和96%之间。建立了一个突出LO声子辅助弛豫在这种极性半导体中的作用的相图，并证明了极化激元模式之间的显着切换。
2012-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fe- and Co-based magnetic tunnel junctions with AlN and ZnO spacers
AlN和ZnO是两种广泛应用于显示器行业的宽带隙半导体，它们以纤锌矿结构结晶，这有利于形成紧密堆积的普通铁磁体的外延界面。在这里，我们探讨这些半导体材料的磁性隧道结绝缘屏障。特别地，{ \it ab initio}量子输运代码{ \it Smeagol}用于对$X$ [111]/ $Y$ [0001]/ $X$ [111]（$X=$ Co和Fe、$Y=$ AlN和ZnO）结族进行建模。这两种半导体显示具有$p$轨道特征的价带顶，而导带底具有$s$型对称性。禁带中沿[0001]方向的最小复带衰减系数与$Δ_1$对称性相关，并在二维布里渊区的$Γ$点处跨带隙连接。该特征使得能够进行自旋过滤并且可以导致大的隧穿磁阻。在一般情况下，我们发现，钴基结呈现有限的自旋过滤和小的磁阻在低偏压下，因为两个自旋子带交叉的费米能级与$Δ_1$对称性。这与Fe的情况形成对比，其中仅少数$Δ_1$谱带可用。然而，即使在Fe的情况下，在低偏压下的磁阻的幅度仍然相对较小，主要是由于远离$Γ$点并且通过具有不同于$Δ_1$的对称性的复杂带的传导。唯一的例外是Fe/AlN/Fe结，我们预测在低偏压下的磁阻约为1，000\%。
2022-01-26 cond-mat.mes-hall
Symphony of Symmetry Selective Resonances in Fe-MgO-ZnO-MgO-Fe
本研究提出Fe/MgO/ZnO/MgO/Fe异质结构中Δ1态对称选择性共振的视角，设计出具有超高TMR（达3.5×10^4%）、低RA（0.05 Ω·μm²）和99%自旋极化的磁隧道结，并通过NEGF-DFT自洽计算验证其优越性能。
2025-05-24 cond-mat.mes-hall
Formation of multiple quantum dots in ZnO heterostructures
本研究在ZnO异质结构器件中实现三量子点形成与少电子态构建，证实可通过栅极电压控制点间距，还观察到库仑相互作用引发的多电子同时移动的量子细胞自动机效应，表明ZnO纳米结构可用作可控多量子点系统。
2025-04-03 cond-mat.mes-hall
Coherent dynamics of localized excitons and trions in ZnO/(Zn,Mg)O quantum wells studied by photon echoes
利用时间分辨四波混频方法，在1.5~K温度下，光学研究了掺杂$δ$的3.5 nm厚ZnO/Zn $_{0.91}$ Mg $_{0.09}$ O多量子阱中三电子和激子的相干演化.在$χ^{(3)}$制度中采用光谱窄的皮秒激光脉冲使我们能够解决不同的本地化trion和激子状态，从而避免多体相互作用和激发诱导的退相。来自带负电荷的A激子（T $_\text{A}$，trions）的光子回波形式的信号以相干时间从8到60 ps变化的方式衰减，这取决于trions能量：更强的局域化trions揭示更长的相干动力学。局域中性激子在皮秒时间尺度上衰减，相干时间高达$T_2=4.5$ ~ps。X $_\text{B}$激子和T $_\text{B}$三子的相干动力学非常短（$T_2<1$ ~ps），这归因于三子和激子B态到各自A态的快速能量弛豫。氚粒子布居动力学的特征是衰变时间$T_1$随氚能量的降低而从30~ps上升到100~ps。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall
Kondo effect in electrostatically defined ZnO quantum dots
本研究首次在ZnO异质结构中静电形成量子点，发现与电子数奇偶性无关的近藤效应，并指出电子关联起关键作用，为量子器件应用提供新可能。
2023-11-21 cond-mat.mes-hall
First-principles design of main-group dimer defects in ZnO as candidate quantum defects
Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Ajou University（亚洲大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
该研究通过杂化密度泛函理论设计ZnO中的主族施主-受主二聚体缺陷，发现(Si_Zn-B_O)^+等缺陷具备可见光跃迁、亚微秒辐射寿命等特性，有望作为光活性自旋缺陷候选。
2026-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Tuning surface metallicity and ferromagnetism by hydrogen adsorption at the polar ZnO(0001) surface
采用密度泛函{ \it ab-initio}方法研究了氢在Zn端ZnO（0001）表面的吸附.研究表明，顶部具有真正H-Zn化学键的H（1x 1）有序覆盖层在能量上是有利的。H覆盖的表面是金属的和自旋极化的，在表面区域具有明显的磁矩。较低的氢覆盖率导致H-Zn键的强化、表面层的钝化和绝缘表面。我们的研究结果解释了氢吸附在这个表面上的实验观察，不仅预测金属-绝缘体转变，但主要提供了一种方法，通过改变表面上的氢密度可逆开关表面磁性。
2009-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Isolation of Single Donors in ZnO
本文利用PFIB铣削在商用ZnO衬底中隔离单个铟施主，并通过光学与磁场特性验证，获得线宽接近寿命极限的稳定单施主发射，为可扩展量子器件的光学集成奠定基础。
2024-01-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Intrinsic room temperature ferromagnetism in Co-implanted ZnO
我们报道了在蓝宝石衬底上生长的钴离子注入ZnO薄膜的结构和磁性。X射线衍射和透射电子显微镜揭示了一个（10-10）-取向的六方Co相的存在下，在Al 2 O3蓝宝石衬底，但不是在ZnO薄膜。Co团簇直径约为5-6 nm，在ZnO/Al_2 O_3界面附近形成富Co层。磁化强度测量表明，注入区存在两种不同的磁相。一个来源于Co在Al 2 O3中的团簇，另一个属于均匀的铁磁相，铁磁居里温度远高于室温，可以归因于在ZnO层中的Zn位上的Co替代。我们已经观察到在Co L2，3和O K边缘在室温下的磁二向色性，以及在X射线吸收光谱中的多重态结构的Co L3边缘周围，支持所观察到的铁磁性的内在本质Co注入ZnO薄膜。在高自旋态下，每个Co原子的磁矩约为2.81个Bohr磁子，这与理论预期的3个Bohr磁子非常接近.
2008-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-relaxation time in the impurity band of wurtzite semiconductors
本文测定了纤锌矿结构半导体杂质带电子的自旋弛豫时间。有效的Dresselhaus自旋-轨道相互作用哈密顿量被视为在低温下的自旋弛豫的源和对应于金属-绝缘体过渡的金属侧的掺杂密度。计算了杂质态之间的自旋翻转跳跃矩阵元，并将其用于建立包含纤锌矿半导体对称性的紧束缚哈密顿量。自旋弛豫时间是从自旋扩散的半经典模型，以及从自旋和电荷扩散在杂质半导体的微观自洽图解理论。对特别重要的材料提供了估计数。理论自旋弛豫时间与GAN和ZnO中相应的低温测量值相比毫不逊色。对于氮化铟和氮化铝，我们预测，调谐的自旋-轨道耦合常数，由外部电位引起的自旋弛豫时间相关的研究机制可能会显着增加。
2017-06-22 cond-mat.mes-hall
The magnetism of wurtzite CoO nanoclusters
采用密度泛函理论和蒙特卡罗模拟相结合的方法，研究了纤锌矿型CoO纳米团簇表面未补偿自旋导致的Co掺杂ZnO的室温铁磁性的可能性.我们发现，从比热中提取的临界温度随着团簇尺寸的减小而系统地下降，而与特定的团簇形状无关。此外，以缺失磁性位点的形式存在的缺陷进一步降低了$T_\mathrm{C}$。这表明，即使是亚稳分解相也不可能维持ZnO：Co中的室温铁磁性。
2009-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct imaging of the ac component of the pumped spin polarization with element specificity
在铁磁/非铁磁异质结自旋泵直接成像的空间分辨率以及元素的选择性。扫描透射X射线显微镜中的时间分辨检测允许直接探测Co掺杂ZnO中的交流自旋极化的空间范围，所述交流自旋极化是通过从相邻的坡莫合金微带的自旋泵浦产生的。比较两种成分的动态磁化分量的相对相位是可能的，并且发现是反相的。坡莫合金和Co掺杂ZnO中的磁激发分布之间的相关性表明，横向上没有一对一的相关性。所观察到的分布是相当复杂的，但在更大的区域集成清楚地表明，在非铁磁体的自旋极化横向延伸超出该区域的铁磁微带。因此，用局域自旋抽运效率和交流自旋极化在几微米范围内的横向传播能更好地解释这些观测结果。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Effect of size and aspect ratio on structural parameters and evidence of shape transition in zinc oxide nanostructures
结构参数对纳米颗粒尺寸的依赖性是一个普遍感兴趣的话题，其中形状的影响往往被忽略。我们报告了一个全面的研究ZnO纳米结构（NS）具有广泛的纵横比（长度/直径）的尺寸依赖的结构参数。结果表明，随着尺寸的增大，ZnO纳米结构发生了从球形到棒状的形状转变，导致表征两个六方密排亚晶格相对位置的内部参数u发生突变。u的变化引入阴-阳离子（Zn-O）键长以及键角的伴随变化，从而与纵横比（AR）具有线性依赖性。此外，晶胞体积和微观应变随颗粒尺寸的增加而减小，并且当平坦晶面开始出现在球形表面（AR~1.3）时显示出急剧减小。与形状转变相关联的结构参数的显着变化是由于表面偶极引起的静电弛豫，这可能进一步受到与环境气体的相互作用的影响，从扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）测量证明。本研究解决的根本原因的形状引起的结构和电子性质的变化的ZnO NS。
2013-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantised conductance of one-dimensional strongly-correlated electrons in an oxide heterostructure
氧化物异质结构是研究和创造新型功能纳米结构的通用平台。我们成功地在MgZnO/ZnO异质结构上利用量子点接触开发了一维量子线器件，并观察到了弹道电子输运，电导以2 e ^{2}/h为单位量化。使用直流偏置和面内场测量，我们发现，g因子增强到6.8左右，超过三倍的值在散装氧化锌。我们发现，有效质量m^{*}随着电子密度的降低而增加，这是由于强的电子-电子相互作用。在这个强相互作用的1D系统中，我们研究的功能匹配的0.7电导异常的第五子带。本文表明，高迁移率氧化物异质结构，如这可以提供良好的替代传统的III-V族半导体在自旋电子学和量子计算，因为他们没有不可避免的从核自旋退相。这为量子位的开发铺平了道路，量子位受益于未掺杂异质结构的低缺陷以及硅中可实现的长自旋寿命。
2019-03-08 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation in a nanowire organic spin valve: Observation of extremely long spin relaxation times
我们报告自旋阀行为的有机纳米线组成的三层-钴，Alq 3和镍-所有标称直径为50 nm。基于这些数据，我们得出结论，在Alq 3的主导自旋弛豫机制是Elliott-Yafet模式。尽管动量弛豫时间很短，自旋弛豫时间被发现是非常长的-至少几毫秒-和相对温度无关高达100 K。据我们所知，这是第一次展示有机纳米自旋阀，以及第一次确定有机物中的主要自旋弛豫机制。异常长的自旋弛豫时间使这些材料成为自旋电子学某些领域的理想平台。
2006-05-29 cond-mat.mes-hall
Spin Relaxation in Germanium Nanowires
我们使用半经典蒙特卡罗方法和自旋密度矩阵计算来模拟自旋极化电子输运。将该模型应用于锗纳米线和锗二维沟道，研究和比较了它们之间的自旋弛豫。由于Rashba自旋轨道相互作用（结构反转不对称性），锗中发生自旋退相，这引起D 'yakonov-Perel（DP）弛豫。在锗中，由于Elliot-Yafet（EY）机制引起的自旋翻转散射也导致自旋弛豫。在不同的温度和驱动电场下对一维和二维通道进行了自旋弛豫实验，记录了自旋弛豫长度的变化。纳米线中的自旋弛豫长度被发现是远远高于在2-D沟道由于抑制DP弛豫的纳米线。在较低的温度下，自旋弛豫长度增加。这表明锗中的自旋弛豫在一维沟道（纳米线）中和较低温度下缓慢发生。自旋弛豫长度的电场依赖性很弱。
2011-06-22 cond-mat.mes-hall
Slow spin relaxation in a quantum Hall ferromagnet state
研究了自旋极化量子霍尔态中电子的自旋弛豫。长自旋弛豫时间，至少比以前的实验中测得的长一个数量级，观察和解释内的自旋激子弛豫形式主义。自旋弛豫时间不依赖于电子温度和自旋激子密度，而依赖于磁场，表明自旋弛豫机制是由自旋轨道耦合和光滑无规势介导的自旋激子湮灭。
2014-04-26 cond-mat.mes-hall
A virtual intersubband spin-flip spin-orbit coupling induced spin relaxation in GaAs (110) quantum wells
基于二阶自旋翻转子带间自旋轨道耦合和自旋守恒散射，提出了一种自旋弛豫机制。相应的自旋弛豫时间通过费米黄金法则计算。结果表明，这种机制在高杂质密度的对称GaAs（110）量子阱中是重要的。研究了自旋弛豫时间随电子密度、温度和阱宽的变化规律，并分析了其物理机制。
2009-08-07 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling and spin relaxation in phosphorene: Intrinsic versus extrinsic effects
用第一性原理计算研究了磷烯的自旋轨道和自旋弛豫性质。内在的自旋-轨道耦合诱导自旋混合的概率为$b^2 \approx 10^{-4}$，表现出大的各向异性，遵循磷烯的各向异性晶体结构。对于动量弛豫时间的实际值，固有（Elliott-Yafet）自旋弛豫时间为数百皮秒至纳秒。施加横向电场（模拟门控和衬底）在磷烯中产生非本征$C_{2v}$对称自旋轨道场，其激活D 'yakonov-Perel'自旋弛豫机制。结果表明，这种非本征自旋弛豫也有很强的各向异性，并可以支配的Elliott-Yafet一个足够强的电场。因此，磷基片上可以表现出一个有趣的相互作用的两个自旋弛豫机制，其各自的作用可以使用我们的结果破译。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall
Optically-Induced Suppression of Spin Relaxation in Two-Dimensional Electron Systems with Rashba Interaction
本文讨论了二维系统中电子的脉冲技术，在某些方面类似于核磁共振中的自旋回波。我们表明，一个序列的光学带隙以下的脉冲可以用来抑制电子自旋弛豫由于D 'yakonov-Perel'自旋弛豫机制。在蒙特卡罗模拟方案中计算了几个脉冲序列的自旋弛豫时间。作为脉冲幅度/宽度的函数的自旋弛豫时间的最大值对应于$π$ -脉冲。重要的是，即使是相对遥远的脉冲也能有效地抑制自旋弛豫。
2007-02-08 cond-mat.mes-hall
Non-exponential spin relaxation in magnetic field in quantum wells with random spin-orbit coupling
我们研究了量子阱中电子的自旋动力学，其中Rashba类型的自旋轨道耦合以随机纳米尺寸域的形式存在。我们研究了磁场对这些体系自旋弛豫的影响，发现自旋轨道耦合的空间随机性限制了最小弛豫速率，并由于记忆效应导致自旋极化的高斯时间衰减.在这种情况下，与众所周知的自旋弛豫的磁场抑制相比，弛豫随着磁场的增加而变得更快。
2005-06-28 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation times in disordered graphene
我们考虑两种机制的自旋弛豫无序石墨烯。i）由于波纹引起的曲率自旋轨道耦合的自旋弛豫。ii）由于电子自旋与边缘处的局部磁矩的相互作用而引起的自旋弛豫。我们得到的自旋弛豫时间，τ_SO和τ_J由于这两种机制的解析表达式，并估计其值的石墨烯样品的现实参数。我们得到的自旋弛豫起源于这些机制是非常弱的，自旋相干预期在无序石墨烯长度L ~ 1微米的样品。
2007-07-30 cond-mat.mes-hall
Distinguishing Spin Relaxation Mechanisms in Organic Semiconductors
本文介绍了无序系统中跳跃载流子自旋弛豫和自旋扩散的理论。对于由跳跃之间的等待时间的分布描述的无序（例如，来自多个陷阱、位能无序和/或位置无序），有机半导体中的主导自旋弛豫机制（超精细、跳跃诱导的自旋轨道和位内自旋弛豫）各自产生不同的特征自旋弛豫和自旋扩散对温度的依赖性。由此产生的独特的实验签名的理论预测的有机半导体中的每种机制提供了一个处方，用于确定主导的自旋弛豫机制。
2013-04-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Spin relaxation in asymmetrical heterostructures
从理论上研究了非对称A $_3$ B $_5$异质结构中由D 'yakonov-Perel'机制引起的电子自旋弛豫.在很宽的结构参数和温度范围内，总自旋弛豫各向异性被证明。推导了GaAs基异质结和三角形量子阱的自旋弛豫速率依赖关系。计算表明自旋弛豫时间有几个数量级的差异。
2000-11-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Spin relaxation: From 2D to 1D
在反转非对称半导体中，自旋-轨道相互作用产生非常有效的电子自旋弛豫机制。最近的工作，基于尺寸约束的D 'yakonov Perel'机制，描述了随着沟道宽度的减小，二维导电层的电子自旋弛豫时间增加。自旋弛豫的减慢可以理解为一维极限的前兆。
2010-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation in a Si quantum dot due to spin-valley mixing
研究了Si量子点中电子自旋量子比特在电噪声作用下的弛豫。特别是，我们澄清了导带谷的存在如何影响自旋弛豫。在单谷半导体量子点中，自旋弛豫是通过自旋-轨道相互作用通过自旋和包络轨道状态的混合实现的。在Si中，弛豫也可以通过自旋态和谷态的混合来实现。我们发现，额外的自旋弛豫通道，通过自旋谷混合和电噪声，确实是重要的电子自旋在硅量子点。通过考虑Si器件中的自旋-谷和谷内自旋-轨道混合以及约翰逊噪声，我们发现自旋弛豫速率在塞曼分裂与谷分裂相匹配的热点处达到峰值。此外，由于较弱的场依赖性，在低磁场下，由于约翰逊噪声引起的自旋弛豫速率可以支配声子噪声，这与最近的实验很好地吻合。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Spin-Wave Relaxation in a Quantum Hall Ferromagnet
我们研究了量子霍尔铁磁体系中的自旋波弛豫。自旋轨道耦合被认为是决定自旋不守恒的一个因素，而外部无规势是导致自旋翻转过程不可逆的能量耗散的原因。我们比较了这种弛豫机制与其他弛豫通道存在于量子霍尔铁磁体。
2008-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Characterization of spin relaxation anisotropy in Co using spin pumping
铁磁体被认为表现出强烈的各向异性自旋弛豫，自旋纵向磁化的弛豫长度显著长于自旋横向磁化的弛豫长度。在这里，我们使用自旋泵的贡献Gilbert阻尼非共线磁化的Py $_{1-x}$ Cu $_{x}$ /Cu/Co三层结构的自旋弛豫的各向异性的特征。在垂直于薄膜平面的场偏置下，Py $_{1-x}$ Cu $_{x}$和Co之间的静态磁化角可以控制从Py $_{1-x}$ Cu $_{x}$泵入Co的纵向和横向自旋电流的投影。拟合扩散输运模型得到Co中的纵向自旋弛豫长度$< 2$ nm。发现的纵向自旋弛豫长度比那些小一个数量级由电流垂直于平面的巨磁阻测量确定，但与横向自旋弛豫长度在Co确定的自旋泵。
2016-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Relaxation of Conduction Electrons in Semiconductors Due to Interaction with Nuclear Spins
研究了零外加磁场下半导体中传导电子自旋由于与自旋1/2核的超精细相互作用而产生的弛豫。我们计算了电子自旋弛豫时间尺度，以评估这种弛豫机制的重要性。主方程的电子自旋密度矩阵的推导和解决。极化的核自旋可以用于自旋电子器件中的电子。
2003-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
