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
Temperature and Electron Density Dependence of Spin Relaxation in GaAs/AlGaAs Quantum Well
利用时间分辨克尔旋转技术研究了具有不同结构对称性的GaAs/AlGaAs量子阱的自旋动力学随温度和载流子密度的变化。与非对称GaAs量子阱相比，对称GaAs量子阱的自旋弛豫时间要长得多，表明Rashba自旋轨道耦合对自旋弛豫有很强的影响. D 'yakonov-Perel'（DP）机制是GaAs/AlGaAs量子阱自旋弛豫的主要机制。自旋弛豫时间表现出非单调依赖于温度和光激发载流子密度的行为，揭示了电子-电子库仑散射的非单调温度和密度依赖性的重要作用。我们的实验观察表明，与最近发展的自旋弛豫理论的基础上微观动力学自旋布洛赫方程的方法很好的协议。
2010-10-29 cond-mat.mes-hall
Intrinsic and extrinsic origins of low-frequency noise in GaAs/AlGaAs Schottky-gated nanostructures
研究了不同层结构和工艺条件下GaAs/AlGaAs异质结量子点接触中电流的低频噪声。与以前的报告相比，有没有门依赖的随机电报噪声（RTN），起源于隧道通过肖特基势垒在使用标准的低损伤工艺制造的设备。栅依赖RTN只出现在与高损伤过程，诱导电荷陷阱网站制造的设备。我们发现，在AlGaAs势垒中插入AlAs/GaAs超晶格有助于抑制陷阱的形成。我们的研究结果使制造抗损伤，从而低噪声设备。
2013-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Nuclear spin warm-up in bulk n-GaAs
我们发现在低磁场下，n型绝缘GaAs中的自旋-晶格弛豫显著加速。这种效应的起源，不能解释在众所周知的扩散限制超精细弛豫，被发现在四极松弛，由波动的施主电荷引起的。因此，四极子弛豫，其支配半导体量子点中的低场核自旋弛豫，但到目前为止被认为在没有光泵浦的情况下对体核自旋无害，可以在n-GaAs体晶体的更简单的模型环境中进行研究和利用。
2016-08-21 cond-mat.mes-hall
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
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 relaxation in a GaAs quantum dot embedded inside a suspended phonon cavity
从理论上研究了半导体平板中二维量子点的声子诱导自旋弛豫。增强的弛豫率被发现由于声子范霍夫奇异性。相反，消失的变形势也可能导致自旋弛豫速率的抑制。对于较大的量子点，自旋轨道相互作用和塞曼能级之间的相互作用导致在几个点的弛豫抑制。此外，通过改变板的宽度，获得了从受限系统到大体积系统的交叉。
2006-01-17 cond-mat.mes-hall
Electron spin relaxation in bulk GaAs for doping densities close to the metal-to-insulator transition
我们用自旋噪声谱测量了n型掺杂GaAs中电子自旋弛豫速率和自旋噪声积分功率，温度在4 K到80 K之间，掺杂浓度在2.7 x 10^{-15} cm^{-3}到8.8 x 10^{-16} cm^{-3}之间。依赖于温度的测量结果表明，从本地化的自由电子的较低掺杂的样品和确认主要是自由电子在所有温度下的最高掺杂的样品明显的过渡。虽然在金属-绝缘体转变的样品在低温下显示最长的自旋弛豫时间，但在70 K下观察到自旋弛豫速率的明显交叉，并且最高掺杂的样品在70 K以上显示最长的自旋弛豫时间。
2009-11-20 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation in sub-monolayer and monolayer InAs structures grown in GaAs matrix
用时间分辨克尔转动谱研究了InAs/GaAs异质结构中的电子自旋动力学。InAs/GaAs异质结构由InAs（1/3 $\sim$ 1单层）嵌入（001）和（311）A GaAs基体组成。亚单层InAs样品的自旋弛豫时间比单层InAs样品的自旋弛豫时间显著增加。我们将自旋弛豫的减慢归因于运动窄化区域中的尺寸约束D \textquoteright{} yakonov-Perel \textquoteright{}机制。电子自旋弛豫时间和有效的g因子在亚单层样品被发现是强烈依赖于光子产生的载流子密度。讨论了D \textquoteright{} yakonov-Perel \textquoteright{}和Bir-Aronov-Pikus机制对自旋退相干的贡献，解释了不同载流子密度下自旋退相干的温度依赖性.
2009-02-03 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation due to random Rashba spin-orbit coupling in GaAs (110) quantum wells
利用全微观动力学自旋Bloch方程方法研究了对称GaAs（110）量子阱中随机Rashba自旋轨道耦合引起的自旋弛豫.所有相关的散射，如电子-杂质，电子-介电-光学-声子，电子-声学-声子，以及电子-电子库仑散射明确包括在内。计算结果与Müller { \em et al.} [Phys. Rev. Lett. { \bf 101}，206601（2008）]中进行参数值的合理选择。我们还预测，自旋弛豫时间的温度依赖性在低杂质浓度的情况下出现一个峰值，这源于电子-电子库仑散射。
2010-02-20 cond-mat.mes-hall
Electron spin relaxation in GaAs quantum dot systems - The role of the hyperfine interaction
本文给出了垂直磁场中单量子点和横向耦合双量子点的电子自旋弛豫速率的数值计算结果。作为自旋弛豫的来源，我们考虑GaAs衬底中与核自旋的超精细相互作用。由于核塞曼能和电子塞曼能的能量标度不同，声子浴系统必须考虑能量耗散。相应的二阶跃迁率显示出强烈的依赖于电子之间的相关性和电子能量差，因此对磁场。对于高度非对称的双点，我们发现在很宽的磁场范围内，电子的二阶自旋弛豫速率相对较低。
2007-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Electron Density Dependence of in-plane Spin Relaxation Anisotropy in GaAs/AlGaAs Two-Dimensional Electron Gas
采用时间分辨克尔旋转技术研究了横向磁场下（001）GaAs/AlGaAs异质结构中二维电子的自旋动力学。由于Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合和D 'yakonov-Perel'自旋弛豫的干扰，在150 K以下，面内自旋寿命是各向异性的。面内自旋寿命的比率作为温度和泵浦功率的函数直接测量，显示在2DEG通道中的电子密度强烈影响Rashba自旋轨道耦合。
2012-03-29 cond-mat.mes-hall
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
Anisotropy of spin-orbit induced electron spin relaxation in [001] and [111] grown GaAs quantum dots
本文系统地研究了GaAs量子点单电子塞曼子能级间的自旋弛豫各向异性。QD经受面内磁场。随着磁场方向的变化，弛豫率周期性地振荡，显示出弛豫率被抑制几个数量级的“神奇”角度。这种行为在具有不同形状、高度、晶体学取向和外场的量子点中被发现。这些角度的起源可以追溯到哈密顿量的自旋混合项的对称性。在[001]生长的量子点中，Rashba和Dresselhaus自旋轨道项的抑制角是不同的。相比之下，在[111]生长的量子点中，它们是相同的，这应该有助于彻底抑制自旋轨道诱导的弛豫。我们的研究结果表明，立方Dresselhaus条款发挥关键作用，在确定自旋弛豫各向异性，即使在准二维量子点。
2014-09-08 cond-mat.mes-hall
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
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
Breakdown of the Korringa Law of Nuclear Spin Relaxation in Metallic GaAs
我们提出了一种新的泵浦探测技术在全电，横向自旋阀器件的GaAs外延层的核自旋弛豫测量。测量的T1时间与T > 1 K的NMR数据非常吻合。然而，核自旋弛豫速率明显偏离了金属样品中预期的良好建立的Korringa定律，并且在0.1 K < T < 10 K时遵循1/T1 ~ T^0.6的亚线性温度依赖性。此外，我们研究核自旋不均匀性。
2012-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Resonant intrinsic spin Hall effect in p-type GaAs quantum well structure
研究了用Luttinger哈密顿量描述的p型GaAs量子阱结构中的内禀自旋霍尔效应和由结构反转对称性破缺引起的Rashba自旋轨道耦合。Rashba项在最低的重空穴子带中诱导了一个能级交叉，这引起了共振自旋霍尔电导。这种共振可以用来在实验中鉴别内禀自旋霍尔效应。
2005-07-26 cond-mat.mes-hall
Electron Spin Relaxation under Drift in GaAs
基于蒙特卡罗方法，我们研究了输运条件对GaAs中电子自旋弛豫的影响。初始电子自旋极化的衰减作为距离的函数计算下存在的中等漂移场和/或非零注入能量。对于相对低的场（几kV/cm），在300 K下，大量的自旋极化被保留了几微米。然而，它也被发现，自旋弛豫率迅速增加与漂移场，缩放的平方的电子波矢量的方向上的字段。当电子被注入高能量时，由于自旋进动频率的初始增加，观察到自旋弛豫长度显著减小。因此，高场或高能量传输条件对于基于自旋的器件可能是不期望的。
2003-04-10 cond-mat.mes-hall
Carrier relaxation in GaAs v-groove quantum wires and the effects of localization
研究了具有大子带间距（46 meV）的GaAs/AlGaAs V型槽量子线中载流子的弛豫过程。在温度依赖的光致发光（PL）和光致发光激发（PLE）测量中可以看到抑制载流子弛豫机制的特征;我们观察到QWR的第一激发态在~50 K以下的强发射。这是由于通过局域态之间的声子散射减少了子带间弛豫。理论计算和实验结果表明，夹断区，这提供了额外的二维限制的QWR结构，有一个阻塞效应的弛豫机制的某些结构内的V形槽。时间分辨的PL测量表明，有效的载流子从激发QWR态到基态的弛豫，只发生在温度> 30 K。的低温辐射寿命的地面和第一激发态激子的值已获得（分别为340 ps和160 ps），和它们相应的本地化长度沿导线的估计。
2004-06-21 cond-mat.mes-hall
Theory of excitons in cubic III-V semiconductor GaAs, InAs and GaN quantum dots: fine structure and spin relaxation
系统研究了立方Ⅲ-Ⅴ族半导体GaAs、InAs和GAN量子点中激子的精细结构，通过建立有效激子哈密顿量，计算了GAN量子点中激子的自旋弛豫。电子-空穴交换相互作用哈密顿量，其中包括长和短范围的部分，推导出的有效质量近似内，考虑到传导，重和轻空穴带，特别是分裂带。在这项工作中应用的计划允许在强和弱限制制度的激子的描述。证明了无微扰地处理电子-空穴直接库仑相互作用的重要性。我们在我们的计算表明，光洞和分裂带是可以忽略不计的激子精细结构时，即使是GAN量子点，和短程交换相互作用是无关紧要的，当考虑光学活性的二重分裂。我们指出，在许多以前的工作中被忽略的长程交换相互作用，有助于亮态和暗态之间的能量分裂，与短程交换相互作用。强依赖于光学活性的双重分裂的各向异性的点形状的报告。大的双峰分裂高达600 $μ$ eV，甚至高达几个毫电子伏的小点尺寸与大的各向异性，在GAN量子点。计算了GAN量子点中最低两个光学活性激子态之间的自旋弛豫，显示出对量子点各向异性的强烈依赖性。报道了GAN量子点的长激子自旋弛豫时间。这些结果与实验结果吻合得很好。
2011-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Slow relaxations of magnetoresistance in AlGaAs-GaAs quantum well structures quenched in a magnetic field
我们观察到在选择性掺杂的p型GaAs-AlGaAs结构中，当外加磁场作用下，上Hubbard带部分填充时，磁电阻会发生缓慢的弛豫。我们特别注意排除与温度波动有关的影响。虽然这种效应很重要，但我们发现缓慢弛豫的一般特征仍然存在。这种行为被解释为与库仑玻璃的性质有关，库仑玻璃由带电中心形成，并考虑到自旋相关性，这是敏感的外部磁场。磁场的变化改变了不同类型的杂质复合物的数量。因此，它的影响的形状和深度的极化子间隙形成的状态属于负责电导的渗流集团。该模型解释了缓慢弛豫磁电阻的定性行为和数量级。
2010-03-05 cond-mat.mes-hall
The Nuclear Spin Environment in Lateral GaAs Spin Valves
固体中的自旋自由度提供了超越基于电荷的电子学的机会，并且被积极地研究用于自旋电子学和量子计算。然而，这些自旋与其原生环境的相互作用可能会产生不利的影响，如自旋弛豫和退相干。在这里，我们使用一个全电，横向GaAs自旋阀来操纵和调查固有的核自旋系统。Hanle卫星用于确定以前未探索的温度范围内的核自旋弛豫速率，该温度范围低至100 mK，T1时间长达3小时。尽管金属的电阻率的温度依赖性，所观察到的弛豫速率显示出次线性的温度依赖性。这与在金属中观察到的Korringa弛豫机制形成对比，但与离金属-绝缘体过渡不远的无序相互作用导体中的超精细介导弛豫并不矛盾。我们讨论了可能的弛豫机制，并进一步研究核自旋极化的不均匀性。
2011-10-01 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit induced hole spin relaxation in InAs and GaAs quantum dots
我们研究了价带自旋轨道相互作用对量子点中空穴的声学声子辅助自旋弛豫的影响。重空穴-轻空穴（hh-lh）混合和所有的自旋-轨道项所产生的锌的体积反转不对称性（BIA）被认为是在一个完全的三维哈密顿量的平等地位。我们发现，在自组装量子点中，hh-lh混合和BIA对空穴自旋弛豫的贡献相当，但BIA在门控量子点中占主导地位。空穴自旋弛豫对量子点几何结构和自旋分裂能的依赖性与电子的依赖性有很大的不同，具有非单调行为，这是SOI项之间相互作用的结果。我们的研究结果调和矛盾的预测以前的理论工作，并与实验相一致。
2013-08-30 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation anisotropy in a GaAs quantum dot
我们报道了基态为1/2的GaAs量子点中的电子自旋弛豫时间T1在面内磁场的方向上具有180度的周期性。这种周期性已被预测为圆形的点，由于相互作用的Rashba和Dresselhaus自旋轨道的贡献。与这一预测不同的是，当磁场沿[1 - 10]和[1-10]晶向时，T1中的极值并不出现。这种偏离归因于椭圆形点限制势。当旋转3特斯拉的磁场时，T1的变化超过一个数量级，魔角达到约80 ms。我们从数据中推断，在我们的设备中，Rashba和Dresselhaus常数的符号是相反的。
2014-09-03 cond-mat.mes-hall
Hyperfine-phonon spin relaxation in a single-electron GaAs quantum dot
理解和控制自旋弛豫时间$T_1$是基于自旋的量子位的关键挑战之一。通常倾向于更大的$T_1$，为量子位相干性和自旋读出保真度设置基本上限。在低温和高面内磁场$B$下，GaAs量子点的自旋弛豫依赖于声子发射和自旋轨道耦合。特性依赖性$T_1 \propto B^{-5}$和明显的$B$ -场各向异性已经实验证实。然而，15年前也有人预测，在足够低的磁场下，自旋-轨道相互作用被与核自旋的耦合所取代，其中弛豫变为各向同性，并且标度变为$T_1 \propto B^{-3}$。我们建立这些预测实验，通过测量$T_1$在一个前所未有的范围内的磁场-通过较低的温度成为可能-并报告了最大的$T_1 = 57\pm15$ s在最低的领域，设置一个新的记录，电子自旋寿命的纳米结构。
2017-11-04 cond-mat.mes-hall
Ultrafast magneto-photocurrents as probe of anisotropy relaxation in GaAs
我们利用飞秒光激发在暴露于磁场中的GaAs晶体中诱导出超快光电流。磁光电流的时间分辨检测同时发射的太赫兹辐射进行了研究。我们发现，它们的动力学与其他光电流的动力学有很大的不同，这些光电流预计将遵循光强的时间形状。我们将这种差异归因于载流子各向异性弛豫对磁光电流的影响。我们的测量结果表明，在两个不同的时间尺度上发生的各向异性弛豫$10^{16}$ cm $^{-3}$和$5 \times 10^{17}$ cm $^{-3}$之间的载流子密度。慢时间常数约为100 fs，很可能受电子-声子散射的影响，而快时间常数约为10 fs，可能与价带有关。我们的研究不仅有助于更好地理解光感应电流的微观起源，但-更重要的是-表明磁光电流可以作为新的探头的各向异性弛豫GaAs。该技术适用于所有非中心对称的体半导体。
2016-01-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anisotropic spin relaxation in $n$-GaAs from strong inhomogeneous hyperfine fields produced by the dynamical polarization of nuclei
n-GaAs中动态极化核的超精细场在空间上是非常不均匀的，因为在随机分布的施主附近，动态极化过程是最有效的。穿过体半导体的具有极化自旋的电子将经历这种不均匀的超精细场作为有效的波动自旋进动速率，因此电子系综的自旋极化将松弛。基于无规行走理论的自旋弛豫理论被应用于斜磁场中的旋进系综，并解析地导出了（不等的）纵向和横向自旋弛豫的精确形式。为了研究这种机制，电三端Hanle测量进行外延生长的Co $_2$ MnSi/ $n$ -GaAs异质结构制造成电自旋注入器件。建议的各向异性自旋弛豫机制需要令人满意地描述Hanle线型时，所施加的领域是在大的倾斜角取向。
2015-08-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Nuclear spin relaxation in n-GaAs: from insulating to metallic regime
研究了不同电子密度的n-GaAs厚层和微腔样品中的核自旋弛豫。我们发现，无论是在金属样品中，电子是自由和移动，在绝缘样品中，电子是本地化，核自旋弛豫强烈增强在低磁场。这种效应的起源可能在于原子核和波动的电子电荷之间的四极相互作用，已经提出在绝缘样品中的低磁场下驱动核自旋动力学。这些磁场的特征值是由体样品中的原子核之间的偶极-偶极相互作用给出的，并且在微腔中被极大地增强，这大概是由于微米和纳米结构固有的额外应变。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Surface-bulk hybridization enhances the Berry curvature dipole in GaAs(110)
Institute for Theoretical Solid State Physics, IFW Dresden（德累斯顿亥姆霍兹中心IFW凝聚态物理理论研究所）；Centro Atómico Bariloche, Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (CNEA-CONICET)（巴里洛切原子中心，纳米科学与技术研究所（阿根廷核能委员会-国家科学研究委员会））；Instituto Balseiro（巴尔塞罗研究所）；Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ctd.qmat（维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ctd.qmat）
通过第一性原理计算，发现表面弛豫促进GaAs(110)表面态与体态杂化，产生贝里曲率热点，从而增强表面贝里曲率偶极子。
2026-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Near-band-gap photo-induced nuclear spin dynamics in semi-insulating GaAs: Hyperfine- and quadrupolar-driven relaxation
理解和操纵自旋极化和输运在附近的超导缺陷是目前的技术和基本重要性的问题。在这里，我们使用高场磁共振监测自旋-3/2核在半绝缘GaAs的弛豫动力学。我们的实验受益于在低照明强度的限制，其中由光激发的电子的缺陷位点的间歇性占领导致电场梯度波动和伴随的自旋弛豫的相邻的四极核的条件。我们发现指示的非均匀分布的偏振，由不同类别的缺陷激活的弱或强激光激发。在应用可变重复率和开/关比的光脉冲的训练后，我们发现了一个有趣的制度的中尺度核自旋扩散的远程，非均匀电场梯度的限制。考虑到控制核自旋演化的缓慢时间尺度，这种光致极化图案可以被利用作为对比机制，以纳米级分辨率暴露暗晶格缺陷或局部电荷。
2014-01-11 cond-mat.mes-hall
Simultaneous measurements of nuclear spin heat capacity, temperature and relaxation in GaAs microstructures
本研究结合多种实验与电子自旋噪声谱学，验证了GaAs微结构中由残余应变引起的四极相互作用为核自旋系统提供额外热容的假设，并量化了其在热存储中的作用。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Anomalous magnetic suppression of spin relaxation in a two-dimensional electron gas in a GaAs/AlGaAs quantum well
研究了GaAs/AlGaAs量子阱中高迁移率二维电子气的自旋动力学。一个不寻常的磁场依赖的自旋弛豫被发现：作为磁场变得更强，自旋弛豫时间首先增加平方，但然后改变到一个线性的依赖关系，在它最终成为振荡，从而纵向和横向时间达到最大值，在偶数和奇数填充朗道能级因子，分别。我们发现自旋弛豫的抑制是由于自旋轨道场上的电子回旋的影响，而振荡对应于出现在低温和高磁场的态密度的振荡。从二次到线性依赖的过渡可以与从经典到玻姆扩散的过渡有关，并反映了二维电子气的异常行为，类似于在磁化等离子体中观察到的行为。
2020-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Knight shift and nuclear spin relaxation in Fe/n-GaAs heterostructures
利用横向自旋阀器件中电子自旋系统对核磁共振（NMR）的响应，研究了Fe/ \emph{n} -GaAs异质结构中动态极化的核自旋系统.超精细相互作用对施主束缚电子态的作用比对导带中的电子态的作用更强。我们提供了一个定量模型的温度依赖性的供体网站的占领。利用这个模型，我们计算了每个同位素的超精细和四极核弛豫率的比值。对于测量的所有温度，四极弛豫将核自旋极化的空间范围限制在供体位点的玻尔半径内，并且直接负责测量的NMR信号幅度的同位素依赖性。超精细相互作用也是导致核共振频率的$2\text{ kHz}$奈特位移的原因，该奈特位移被测量为电子自旋累积的函数。奈特位移提供了一个测量的电子自旋极化，同意定性与标准的自旋输运测量。
2015-10-19 cond-mat.mes-hall
Theory of Spin Relaxation in Two-Electron Lateral Coupled Si/SiGe Quantum Dots
给出了硅双量子点中声子诱导双电子自旋弛豫的高精度数值计算结果。弛豫，使自旋-轨道耦合和$^{29}$ Si（天然或纯化丰度）的核，研究实验相关参数，interdot耦合，磁场的大小和方向，和失谐。我们计算松弛率为零和有限的温度（100 mK），得出的结论是，我们的研究结果为零温度仍然定性有效，也为100 mK。我们确认相同的各向异性开关的轴的自旋寿命延长与不同的失谐最近在GaAs中预测。可能的超精细为主的弛豫的条件是更严格的Si比GaAs。对于实验相关的制度，自旋-轨道耦合，虽然弱，是占主导地位的贡献，产生各向异性弛豫率的至少两个数量级低于GaAs。
2012-11-07 cond-mat.mes-hall
Parameter dependence of high-frequency nonlinear oscillations and intrinsic chaos in short GaAs/(Al,Ga)As superlattices
本文研究了短周期（5- 25周期）n掺杂Ga/（Al，Ga）As半导体超晶格在顺序共振隧穿机制下的设计参数空间。我们考虑在冷（77 K）和暖（295 K）温度下的SSL，模拟电子对（a）SSL周期数，（b）接触电导率和（c）无序强度（非周期性）变化的响应。我们的分析表明，混沌动力相存在于设计参数空间内的余维为零的子流形的数量。这一结果为在较短的固体激光器中观察高频内禀动力学混沌提供了一个令人鼓舞的指导。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall
Intrinsic to extrinsic phonon lifetime transition in a GaAs-AlAs superlattice
在14 nm GaAs /2nm AlAs超晶格结构中，测量了320 GHz和640 GHz两个区心纵声声子模的寿命.通过比较在296 K和79 K的测量，我们分离的固有贡献声子的声子-声子散射确定的声子寿命的外在贡献，由于缺陷和界面粗糙度。在296 K，320 GHz的声子寿命具有近似相等的贡献，从本征和非本征散射，而在640 GHz，它是由非本征效应为主。这些测量进行了比较与第一性原理晶格动力学计算的内在和外在的超晶格散射率。在320 GHz的纵向声子的室温本征寿命的计算值与0.9 ns的实验测量值是一致的。该模型正确地预测了从主要是本征到主要是非本征散射的过渡;然而，预测的过渡发生在更高的频率。我们的分析表明，“界面原子无序”模型是不完全足够的，所观察到的频率依赖性的非本征散射率很可能是由一个有限的相关长度的界面粗糙度。
2013-03-18 cond-mat.mes-hall
Limit to 2D mobility in modulation-doped GaAs quantum structures: How to achieve a mobility of 100 millions
考虑到散射的无意背景带电杂质和带电掺杂剂的调制掺杂层，以及由GaAs声学声子，我们理论上考虑实际的本征（声子）和非本征（背景和掺杂剂）限制调制掺杂的AlGaAs GaAs二维半导体结构中的载流子迁移率。我们发现，将背景杂质密度降低到$10^{12}$ cm $^{-3}$以及1000 μ m或更高的调制掺杂间隔将在T= 1 K的$3\times 10^{11}$ cm $^{-2}$的载流子密度下实现$100 \times 10^6$ cm $^2$ /Vs的迁移率。然而，在T=4（10）K，硬限制的2D迁移率将设置由声学声子散射的最大固有迁移率不高于22 $(5) \times 10^6$ cm $^2$ /Vs。详细的数值结果作为载流子密度，调制掺杂距离，和温度的函数，以提供一个定量的指导，实现超高的2D迁移率的实验努力。
2008-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical probing of the intrinsic spin Hall effect in a high mobility GaAs p-doped quantum well
本文报道了用解理边过生长法制备的调制掺杂的Al-GaAs/GaAs/AlGaAs异质结中的本征自旋霍尔效应的探测。由于电子和自旋极化空穴的复合产生的光发射，并以1微米的空间分辨率映射。边缘累积的自旋极化高达11%的测量，诱导单独的应用程序的电场垂直于pn结。使用量子点结构作为光源，可以看到有效自旋极化与电场的线性相关性，以及自旋霍尔效应的主导性。从外延制造的LED的空间分辨光谱被证明是一个有价值的工具，以探测电子和空穴气体的边缘状态，在减少的尺寸。
2017-05-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Subsecond nuclear spin dynamics in $n$-GaAs
我们利用时间分辨的Hanle效应和暗间隔的偏振光致发光研究了$n$掺杂GaAs中与施主束缚电子相互作用的原子核自旋极化的建立和衰减。强超精细耦合定义了这些核的自旋动力学的毫秒时间尺度，与远离杂质中心的核不同，其特征是一千倍的自旋弛豫时间。在200 ~ 425 ms的时间尺度上观察到施主轨道内原子核的自旋极化和弛豫动力学。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall
Spin dynamics and magnetic-field-induced polarization of excitons in ultrathin GaAs/AlAs quantum wells with indirect band gap and type-II band alignment
本文从实验和理论两方面研究了具有间接带隙和II型带排列的两单层GaAs/AlAs量子阱中激子自旋动力学。研究了磁场诱导的光致发光圆极化$P_c$随磁场强度、磁场方向以及样品温度的变化。所观察到的非单调行为，这些功能提供了由明亮和黑暗的激子状态的相互作用，有助于发射。为了解释实验，我们已经开发了一个动力学主方程模型，该模型解释了激子四重态中的自旋态的动态，辐射和非辐射复合过程，以及这些状态之间激子的重新分配作为自旋弛豫的结果。该模型提供了定量的协议与实验，并允许我们评估，所研究的结构，重空穴$g$因子，$g_{hh}=+3.5$，和自旋弛豫时间的电子，$τ_{se} = 33~μ$ s，和孔，$τ_{sh} = 3~μ$ s，约束在激子。
2017-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin dynamics of electrons and holes in InGaAs/GaAs quantum wells at milliKelvin temperatures
用时间分辨法拉第旋转和椭圆率技术研究了n掺杂（In，Ga）As/GaAs量子阱中载流子自旋动力学，温度范围为430毫开尔文。这些技术给出了非常不同的光谱依赖性的数据，但从这些数据中可以获得关于自旋动力学的一致信息，与理论预测一致。讨论了激子共振激发和激子共振激发下长寿命自旋相干产生的机制。我们证明，载流子局域化导致自旋弛豫时间的饱和在45 ns的电子低于4.5 K和在2 ns的空穴低于2.3 K。基本的自旋弛豫机制进行了讨论。
2010-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Relaxation of Electron Spin during High-Field Transport in GaAs Bulk
采用半经典Monte Carlo方法研究了掺杂n型GaAs体半导体中漂移电子在较宽的晶格温度（$40<T_L<300$ K）和掺杂浓度（$10^{13}<n<10^{16}$ cm $^{-3}$）范围内的多路自旋去极化.通过考虑电子在$Γ$和半导体上谷的自旋动力学，研究了导电电子的初始非平衡自旋极化的衰减作为驱动电场的振幅的函数，范围在0.1和6 kV/cm之间。在低温和弱驱动电场下，掺杂浓度对自旋弛豫有显著影响。在高电场值下，$L$ -谷中电子的强自旋-轨道耦合显著降低平均自旋极化寿命，但出乎意料地，对于大于2.5 kV/cm的场振幅，自旋寿命随晶格温度增加。我们的数值结果验证了一个很好的协议与现有的实验结果和计算最近得到的不同的理论方法。
2011-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Longitudinal spin-relaxation of donor-bound electrons in direct bandgap semiconductors
我们测量了三种高纯度直接带隙半导体：GaAs，InP和CdTe中施主束缚电子纵向自旋弛豫时间（$T_1$）作为磁场（$B$）的函数，观察到最大$T_1$分别为$1.4~\text{ms}$，$0.4~\text{ms}$和$1.2~\text{ms}$。在GaAs和InP中，在低磁场下，直到$\sim2~\text{T}$，自旋弛豫机制是强烈的密度和温度依赖性，并归因于由晶格核自旋引起的超精细场中的电子自旋的随机进动。在所有三种半导体在高磁场下，我们观察到一个幂律依赖的${T_1 \propto B^{-ν}}$与${3\lesssim ν\lesssim 4}$。我们的理论预测，直接自旋-声子相互作用是重要的，在所有这三种材料在这一制度的量子点结构相比。此外，由Dresselhaus自旋轨道耦合结合单声子过程引起的“混合”机制在GaAs中具有可比的贡献。我们发现GaAs和CdTe的高场论和实验之间没有自由参数的良好协议，但存在显着的差异为InP。
2016-05-19 cond-mat.mes-hall
Electron charge and spin delocalization revealed in the optically probed longitudinal and transverse spin dynamics in $n$-GaAs
本文用扩展的抽运-探测克尔/法拉第旋转谱研究了$n$型GaAs中载流子离域引起的电子自旋动力学演化。我们发现，孤立的电子本地化的施主表现出显着的差异之间的纵向和横向自旋弛豫率在磁场，这是几乎不存在的金属相。非均匀的横向退相时间$T_2^*$的自旋系综强烈增加后，电子离域作为一个结果，可以通过增加施主浓度或温度诱导的运动变窄。发现了$T_2^*$和纵向自旋弛豫时间$T_1$之间的一种意想不到的关系，即它们的乘积近似为常数，这可以用磁场对自旋扩散的影响来解释。我们观察到一个两阶段的纵向自旋弛豫，这表明在交换耦合施主束缚电子系统中建立自旋温度。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall
Spin transport of indirect excitons in GaAs coupled quantum wells
通过测量激子辐射的空间分辨圆偏振态，观察了GaAs/AlGaAs耦合量子阱中间接激子的自旋输运。激子的自旋输运源于间接激子的长自旋弛豫时间和长寿命。
2008-11-26 cond-mat.mes-hall
Band folding, strain, confinement, and surface relaxation effects on the electronic structure of GaAs and GaP: from bulk to nanowires
在本文中，我们将展示如何将两个III-V族系统的电子结构联系起来，一个是直接带隙材料GaAs，另一个是间接带隙材料GaP，从它们的大块到薄纳米线的形状。GaAs和GaP块体和纳米线系统中的锌钛矿和纤锌矿结构的自由应变和受到双轴应变垂直于[111]/[0001]方向进行了研究。我们提供了一个解释的能带结构的纳米线，沿[111]（锌-尖晶石结构）和[0001]（纤锌矿结构）的方向生长，在散装能带结构的相应的二元化合物。该过程揭示了起源的价和传导谷有关，以确定的性质（直接或间接）的带隙和种类（直接和pseudodirect）的价传导过渡。因此，通过仅计算体能带，即使对于非常薄的纳米线，也可以描述纳米线能带的行为。模拟分析了双轴应变对能带结构的影响，为GaP体材料提供了文献中的第一个结果。限制的作用，和表面弛豫，在确定薄纳米线的纳米线的电子结构分别进行了分析，揭示了带隙的性质的变化主要是由于表面弛豫效应，而不是限制。结果表明，带隙从体系统到一维系统的间接/直接变化主要是由于受约束和应变影响不同的体导谷之间的能量竞争。虽然限制的主要作用是打开所有的间隙，但它不一定是直接/间接改变电子间隙性质的主要原因，而不是文献中通常声称的那样。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall
Coherent spin dynamics of an interwell excitons gas in GaAs/AlGaAs coupled quantum wells
研究了n-i-nGaAs/AlGaAs耦合量子阱中阱间激子气体的自旋动力学。在这些异质结构中，当施加电场时，电子和空穴在相邻的量子阱中通过窄的AlAs势垒在空间上分离。用脉冲可调谐激光器，在1 sHH阱内激子的共振激发下，测量了阱间激子光致发光的时间演化动力学。研究了集体激子相的形成及其自旋弛豫速率随温度的变化。阱间激子的自旋弛豫速率在集体相中强烈降低。这一观察结果提供了证据的相干性的间接激子集体阶段在温度低于临界$T_c$。
2005-12-12 cond-mat.mes-hall
Bias-dependent electron spin lifetimes in n-GaAs and the role of donor impact ionization
在金属-绝缘体转变附近掺杂的体n-GaAs外延层中，我们研究了电子自旋寿命$τ_s$随外加横向偏压$E_x$的变化。$τ_s$通过使用磁光克尔旋转的汉勒效应测量。在低温下（T<10 K，电子部分局域化，$τ_s > 100$ ns为零偏压），当$E_x$超过施主碰撞电离阈值（$\sim$ 10 V/cm）时，观察到$τ_s$的显著崩塌.急剧增加的浓度的温暖离域电子-受Dyakonov-Perel自旋弛豫-占快速崩溃的$τ_s$，并强烈影响电子自旋输运在这个制度。
2006-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of electron spin lifetime in GaAs crystals: the benefits of dichotomous noise
研究了n型GaAs晶体在起伏电场驱动下的电子自旋弛豫过程。考虑了两种不同的波动源：（i）对称二分噪声和（ii）高斯相关噪声。Monte Carlo数值模拟表明，在这两种情况下，通过增加外部噪声的幅度的自旋弛豫时间的增强。此外，我们发现，电子自旋寿命与噪声相关时间：（i）增加到一个平台的情况下，二分法随机波动，和（ii）显示出一个非单调的行为与最大的情况下，散装进行高斯相关噪声。
2013-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
