Precision determination of band offsets in strained InGaAs/GaAs quantum wells by C-V-profiling and Schroedinger-Poisson self-consistent simulation
本文介绍了用C-V剖面法对In_ xGa_{1-x} As/GaAs（0.06 < x < 0.29）应变量子阱中载流子分布和能态的测量和数值模拟结果。这些赝晶量子阱的导带偏移的精确值已通过薛定谔方程和泊松方程的自洽解和以下的实验数据拟合得到。对于应变In_ xGa_{1-x} As/GaAs-QWs的导带偏移，得到DE_C（x）= 0.814x - 0.21x^2。
2003-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic thickness determination of thin graphite films formed on SiC from quantized oscillation in reflectivity of low-energy electrons
利用低能电子显微镜（LEEM）测量了石墨化SiC（0001）对低能电子的反射率。反射率显示出明显的量子化振荡作为电子能量和石墨厚度的函数。薄石墨膜中的传导带形成离散的能级，其波矢垂直于表面。入射电子与这些量子化导带态的共振增强了电子通过薄膜传输到SiC衬底中，导致反射率下降。利用紧束缚和第一性原理计算很好地解释了倾角位置。石墨厚度分布可以从LEEM反射率测量显微镜确定。
2007-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Determination of the infrared complex magneto-conductivity tensor in itinerant ferromagnets from Faraday and Kerr measurements
我们目前的测量和分析技术，允许完整的复杂的磁导率张量，以确定从中红外（11-1.6微米; 100-800毫电子伏）测量的复杂法拉第（θ_F）和克尔（θ_K）角。由于这种方法涉及测量透射光和反射光的几何形状（偏振的取向轴和椭圆率），因此不需要绝对透射率或反射率测量。厚膜透射和反射方程用于将复数theta_F和theta_K转换为复数纵向电导率sigma_xx和复数横向（Hall）电导率sigma_xy。测量了Ga_（1-x）Mn_xAs和SrRuO_3薄膜的θ_F和θ_K。将所得的σ_xx与从常规透射率和反射率测量获得的值以及从类似膜上的反射率测量的Kramers-Kronig分析获得的结果进行比较。
2007-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magneto-optical properties of (Ga,Mn)As: an ab--initio determination
在密度泛函理论中，采用高精度的全势线性缀加平面波（FLAPW）方法研究了（Ga，Mn）As的磁光性质.详细调查的电子和磁性的磁光效应的连接报告。从能带结构和态密度的角度分析了0-10 eV能量范围内光学张量的光谱特征，并通过布里渊区的剖分强调了偶极矩阵元的重要作用。使用显式表示的克尔角的张量分量的实部和虚部，克尔谱的仔细分析。我们的研究结果可以概括如下：i）不同类型的带间跃迁确实有助于形成电导率张量; ii）偶极矩阵元在获得正确的光谱中是重要的; iii）不可约布里渊区的不同区域对电导率的贡献非常不同; iv）Re $σ_{xx}$谱的极小值可以在相同的能区产生大的Kerr旋转角;以及v）通过磁致伸缩材料工程，光学克尔效应是可能的，条件是材料的电子结构可以以使Re的最小值的深度为\emph{enhance} $σ_{xx}$的方式进行调节。
2007-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optic Kerr effect in a spin-polarized zero-moment ferrimagnet
磁光克尔效应（MOKE）通常被认为与磁有序金属样品的磁化强度成正比;在具有化学上不同的亚晶格的金属亚铁磁体中，如稀土过渡金属合金，它取决于亚晶格贡献之间的差异。在这里，我们表明，在一个高度自旋极化，完全补偿亚铁磁体，其中的子晶格是化学相似的，MOKE观察到，即使当净力矩严格为零。我们分析的光谱椭圆偏振和MOKE的Mn 2 Ru x Ga，并表明，这种行为是由于一个高度自旋极化的导带占主导地位的两个锰亚晶格之一，创造螺旋度依赖的反射率由一个广泛的德鲁德尾巴。我们的发现为研究红外自旋动力学开辟了新的前景。
2018-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Interferometric determination of intrinsic nonlinear Kerr index in lead-halide perovskites
本文采用干涉仪时间分辨直接测量CsPbBr$_3$和MAPbBr$_3$的本征Kerr折射率，所得n$_2$远低于既往高值报道，并可区分不同非线性贡献。
2023-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Measurement of Conduction and Valence Bands g-factors in a Transition Metal Dichalcogenide Monolayer
在磁场中进行的光学和输运测量中，可以操纵单层过渡金属二硫属化物中的电子谷和自旋自由度。确定塞曼分裂的关键参数，即电子和空穴g因子的单独贡献，在大多数测量中是不可访问的。在这里，我们提出了一个原始的方法，使访问的导带和价带的测量塞曼分裂的各自的贡献。它利用了激子复合物的光学选择规则，特别是涉及谷间声子的规则，避免了在传输实验中损害单粒子g因子确定的强重整化效应。这些研究产生了一个直接确定的单带g因子。我们测量gc1= 0.86，gc2=3.84的底部（顶部）的导带和gv=6.1的单层WSe 2的价带。这些测量有助于对在磁场中进行的光学和输运测量进行定量解释。此外，测量的g因子是用于优化这些2D材料的能带结构计算的有价值的输入参数。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conduction Band Structure and Ultrafast Dynamics of Ferroelectric $α$-GeTe(111)
本研究利用高重复频率极紫外飞秒激光的时间分辨ARPES，首次测定了铁电α-GeTe(111)全布里渊区的导带结构与0.85 eV间接带隙，探究了其非平衡载流子动力学及主导散射机制，为相关理论计算提供了实验参考。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Boundary Kerr Signatures of the Interband-Coherence Hall Effect
Queen’s University（女王大学）；ITMO University（ITMO大学）；Radboud University（拉德堡德大学）
研究弱掺杂闪锌矿半导体中光诱导带间相干的霍尔响应，推导八带凯恩模型下的边界动力学方程，发现窄隙半导体利于观测该效应，确立直流驱动克尔显微术为相关效应的直接探针。
2026-08-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Confinement engineering of s-d exchange interactions in GaMnAs quantum wells
最近的相干电子自旋动力学测量揭示了GaMnAs量子阱中导带电子和Mn{2+}杂质上的电子之间的反铁磁s-d交换耦合。在这里，我们讨论了系统的测量的s-d交换相互作用的GaMnAs/AlGaAs量子阱与不同的限制势使用时间分辨克尔旋转。扩展以前的调查的依赖性的s-d交换，N{0} α，阱宽，我们发现，它的大小也取决于阱深。这两种现象减少到一般依赖于约束能，所描述的带混合模型的约束引起的动力学交换的导带。
2006-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polar and quadratic magneto-optical Kerr effects in nonmagnetic/ferromagnet bilayers for spin-orbit torque measurements
The University of Tokyo（东京大学）；Research Institute of Electrical Communication (RIEC), Tohoku University（东北大学电气通信研究所）；Mie University（三重大学）；Trans-scale quantum science institute (TSQS), The University of Tokyo（东京大学跨尺度量子科学研究所）
本文研究非磁/铁磁双层膜中极向和二次磁光克尔效应，发现二次与极向MOKE信号比值远小于霍尔电阻比值，表明自旋霍尔磁电阻对可见光范围MOKE响应贡献可忽略，从而验证MOKE测量自旋力矩效率的可靠性。
2026-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Precise determination of two-carrier transport properties in the topological insulator TlBiSe$_2$
本文报道了三维拓扑绝缘体TlBiSe $_2$的电输运性质研究。我们采用了一种新开发的分析程序，并精确地确定了双载流子输运特性。磁输运性质揭示了体材料中高迁移率和低迁移率电子的多载流子传导，这与角分辨光电发射结果定性一致。黑田$et~al.$，物理学评论快报。$\bm{105}$，146801（2010）]。用传统的Bloch-Gr{ü}neisen公式很好地解释了霍尔迁移率的温度依赖性，并得到了德拜温度$\varTheta_{\rm{D}}=113 \pm 14$ ~K。结果表明，体电子的散射主要是由声学声子决定的。
2015-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Determination of the Spin-Hall-Effect-Induced and the Wedged-Structure-Induced Spin Torque Efficiencies in Heterostructures with Perpendicular Magnetic Anisotropy
我们报告，通过测量电流感应磁滞回线位移与面内偏置磁场，自旋霍尔效应（SHE）的贡献，电流感应有效场单位电流密度，$χ_{SHE}$，可以估计为Pt和Ta基的磁性异质结构与垂直磁各向异性（PMA）。我们将这种技术应用到Pt基样品与其铁磁（FM）层被楔形沉积，并发现一个额外的有效场的贡献，$χ_{Wedged}$，由于沉积FM层的不对称性。通过磁光克尔（MOKE）显微镜证实了$χ_{Wedged}$和FM层中磁化翻转过程中的非对称脱钉过程之间的相关性。这些结果表明，工程确定性的自旋-轨道扭矩（SOT）开关的可能性，通过控制域扩展的对称性，通过材料的生长过程。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Determination of spin-orbit torque efficiencies in heterostructures with in-plane magnetic anisotropy
研究表明，重过渡金属的自旋霍尔效应可以产生足够的自旋-轨道矩，并进一步在相邻的铁磁层中产生电流感生磁化翻转。然而，如果铁磁层具有面内磁各向异性，则探测这种切换现象通常依赖于纳米尺寸的磁性隧道结的隧穿磁阻测量、差分平面霍尔电压测量或克尔成像方法。我们发现，在磁性异质结与自旋霍尔金属，存在电流诱导的面内自旋霍尔有效场和单向磁电阻，将修改其各向异性磁电阻行为。我们还表明，通过分析在这种影响下的各向异性磁电阻的响应，可以直接和电探针的自旋轨道转矩驱动的磁化切换，即使在微米尺寸的设备。这种泵浦-探测方法允许从自旋-轨道扭矩切换事件中有效和直接地确定关键参数，而无需冗长的器件制造过程。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bandgap and Band Offsets Determination of Semiconductor Heterostructures using Three-terminal Ballistic Carrier Spectroscopy
利用弹道电子和空穴的三端隧道发射，我们已经开发了一种方法来自洽地测量半导体的带隙和半导体异质结的带不连续性，而无需任何先决条件的材料参数。对晶格匹配的GaAs/AlxGa 1-xAs和GaAs/（AlxGa 1-x）0.51In 0.49P单势垒异质结进行了测量。在4.2 K下测量了AlGaAs和AlGaInP的带隙，分辨率为几meV。对于GaAs/AlGaAs界面，测得的伽马带偏移比为60.4：39.6（+/-2%）。对于GaAs/AlGaInP界面，该比率随Al摩尔分数而变化，并且更多地分布在价带中。一个非单调的Al组分依赖的GaAs/AlGaInP界面处的导带偏移观察间接间隙制度。
2009-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of Optical Orientation in n-Type Semiconductors
时间分辨测量的磁化在n-GaAs揭示了一个丰富的自旋退相干过程，并已表明，相当长的寿命（\sim 100 ns），可以在某些情况下实现。在时间分辨法拉第旋转和时间分辨克尔旋转中，磁化强度的演化可以作为温度、外加场、掺杂水平和激发水平的函数来跟踪。我们提出了一个理论的自旋弛豫在n-GaAs的基础上的一组速率方程的两个相互作用的热化子系统的自旋：本地化状态的施主网站和巡回状态的导带。导带自旋通过D 'yakonov-Perel'机制从缺陷或声子散射而弛豫，而局域自旋通过与声子相互作用（当在施加的场中时）或通过Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用而弛豫。在这个模型中，许多功能的数据，包括令人困惑的温度和掺杂的弛豫时间的依赖性，找到一个解释。
2004-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct measurement of the three dimensional magnetization vector trajectory in GaMnAs by a magneto-optical pump-and-probe method
我们报告的定量实验测定的三维磁化矢量轨迹GaMnAs的静态和时间分辨的泵浦和探测磁光测量装置。实验是在一个正常的入射几何形状和磁化矢量的时间演化得到没有任何数值模拟的磁化动力学。我们的实验方法利用不同的极性克尔效应和磁性线性二向色性的偏振依赖性来解开泵浦诱导的面外和面内磁化运动，分别。我们表明，该方法是足够灵敏的，允许在GaMnAs的磁化的小角度激发的测定。该方法也适用于具有足够强的圆形和线性磁光效应的其他磁性材料。
2012-01-05 cond-mat.mtrl-sci
A First Principle Study on Magneto-Optical Effects and Magnetism in Ferromagnetic Semiconductors Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$ and Bi$_3$Fe$_5$O$_{12}$
磁光效应不仅是研究磁性固体磁性和电子结构的有力工具，而且在高密度信息存储技术中有着重要的应用。钇铁石榴石（Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$）（YIG）和铋铁石榴石（Bi $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$）（BIG）是两种广泛应用的磁性半导体材料，具有很强的磁光效应，在基础物理研究中也引起了人们的关注。特别地，YIG已常规地用作自旋电流注入器。本文基于密度泛函理论，采用广义梯度近似和库仑排斥理论，对YIG和BIG的磁性、电子学、光学和分子轨道性质进行了深入的理论研究。我们发现，这两种半导体表现出大的MO效应，其克尔和法拉第旋转角是最知名的MO材料，如MnBi。在光子能量$\sim2.4$ eV时，BIG薄膜的MO法拉第旋转角达到-74.6 $ ^{\circ}/μm$.此外，我们还发现BIG中跨MO带隙的价带和导带都是纯自旋下降态，即，BIG是一种单自旋半导体。这些有趣的发现表明，铁石榴石在半导体MO和自旋电子纳米器件中将找到有价值的应用。计算得到的电导率谱、磁光克尔角和法拉第旋转角与实验数据吻合较好。在光学和MO光谱的两个系统的主要特点进行了分析，特别是通过确定的带态对称性和主要的光学跃迁在$Γ$点的布里渊区的计算的能带结构。
2020-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Observation of four-photon absorption and determination of corresponding nonlinearities in CdS quantum dots
利用简并四波混频（DFWM）和Z扫描技术研究了CdS量子点中束缚态和激发态的电子非线性。该QD样品对于低于0.18 TW/cm $^2$的入射光束强度显示克尔型非线性。然而，进一步增加强度的结果在四光子吸收（4PA）表示的开放和封闭的孔径Z-扫描实验。通过开孔Z扫描实验结果与理论模型的比较，推导出了4 PA系数$α_4$。此外，三阶非线性折射率$γ$和折射率变化系数$σ_r$对应于激发态电子由于4 PA已计算出从封闭孔径Z扫描结果。紫外-可见吸收和光致发光实验结果进行了分析，以估计带隙能量和缺陷态能量。时间相关单光子计数（TCSPC）被用来确定对应于带边和缺陷态的衰减时间。线性和非线性光学技术使得人们可以直接观测到CdS量子点中的高阶和低阶电子态。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of the electron spin g factor in GaAs
从实验和理论上研究了GaAs中电子自旋$g$因子的温度依赖性。在实验上，$g$因子是在4.5 K到190 K之间的温度范围内，利用电子自旋的拉莫尔旋进引起的时间分辨法拉第旋转测量的。实验表明，$g$值随温度几乎呈线性增加。这一结果是在良好的协议与其他测量的基础上光致发光量子拍频和时间分辨克尔旋转到室温。理论上考虑到减少的基本能隙在GaAs中由于晶格热膨胀和非抛物线的导带使用五能级KP模型计算的实验数据进行描述。在较高的温度下，电子占据较高的朗道能级，并且平均$g$因子从多个能级的求和获得。一个很好的描述的实验数据表明，所观察到的自旋$g$因子随温度的增加主要是由于带的非抛物线性。
2008-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature nanoseconds spin relaxation in WTe2 and MoTe2 thin films
Weyl半金属WTe 2和MoTe 2具有拓扑保护的自旋极化态，可以携带非常大的电流密度，因此在产生大自旋电流方面具有很大的潜力。此外，WTe 2和MoTe 2的非中心对称性赋予了它们独特的晶体学控制的自旋-轨道力矩特性。自旋电子器件的发展需要回答的一个重要问题是WTe 2和MoTe 2中的自旋如何弛豫。在这里，我们报告了1.2 ns（0.4 ns）的室温自旋弛豫时间在WTe 2（MoTe 2）薄膜使用时间分辨克尔旋转（TRKR）。基于从头计算，我们确定了长寿命的自旋极化的机制，导致导带底部附近的大的自旋分裂，低的电子-空穴复合率和抑制背散射所需的时间反转和晶格对称操作。此外，我们还发现自旋极化沿着由大的自旋分裂引起的强内部面外磁场被牢牢钉扎。我们的工作提供了一个深入了解的物理起源的长寿命自旋极化外尔半金属，这可能是有用的，在室温下长时间操纵自旋。
2018-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling Femtosecond Spin and Charge Dynamics with EUV T-MOKE Spectroscopy
本文指出EUV波段MOKE的谱分辨分析可能引起误解，通过实验测定介电张量发现非平衡激发会导致复平面中介电张量非对角元素旋转，使磁光不对称性表现出与磁性无关的时间依赖行为，并以Ni为例为未来分析提供指导。
2023-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Effects of strain, electric, and magnetic fields on lateral electron spin transport in semiconductor epilayers
我们建立了一个自旋漂移扩散模型来描述自旋极化电子在磁场、电场和非对角应变作用下在锌半导体中的输运。我们提出的预测模型的几何形状，对应于光学自旋注入从圆偏振光的吸收，和对应于电自旋注入从铁磁接触的几何形状。本文从Keldysh Green函数描述的偏离平衡态的系统出发，建立了电场和磁场作用下应变半导体中电子自旋输运的半经典动力学理论。从这个动力学理论，我们推导出自旋密度矩阵的空间均匀的领域和均匀的电子密度的特定情况下的组件的自旋漂移扩散方程。我们数值求解自旋漂移扩散方程，并将所得图像与n型GaAs体外延层中自旋极化传导电子横向流动的扫描克尔显微镜数据进行比较。自旋漂移扩散模型准确地描述了实验观察。我们对比了磁场和应变场引起的电子自旋旋进的性质。自旋-应变耦合与电子波矢成线性关系，自旋-磁场耦合与电子波矢无关。因此，旋进自旋流的空间相干性与应变比与磁场更好地保持，并且自旋旋进的空间周期与应变结构中所施加的电偏压无关，而对于所施加的磁场的情况，其强烈地依赖于偏压。
2005-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
