Spin-dependent recombination in Czochralski silicon containing oxide precipitates
电检测的磁共振是用来识别一组的Czochralski生长的硅样品处理包含应变氧化物沉淀物的密度范围很广（~ 1 e9 cm-3至~ 7 e10 cm-3）的复合中心。测量结果表明，光激发的载流子通过Pb 0和Pb 1悬挂键重组和比较无沉淀材料表明，这些都存在于样品表面和氧化物沉淀。电子复合率随沉淀物密度近似线性变化。观察和讨论了铁硼和间隙铁产生的额外的共振线。我们的观察结果是不一致的辐射热加热和解释的自旋相关的重组。因此，电检测磁共振是一种非常强大和灵敏的光谱技术，以选择性地探测现代光伏器件材料中的复合中心。
2011-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Dependent Capture Mechanism for Magnetic Field Effects on Interface Recombination Current in Semiconductor Devices
本文提出一种基于Shockley-Read-Hall理论扩展的自旋依赖俘获机制，解释半导体器件界面复合电流中的磁场效应，为EDMR和NZFMR技术提供理论支撑。
2023-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Morphology effects on spin-dependent transport and recombination in polyfluorene thin films
利用连续波（c.w.）在10 K和293 K之间的温度下使用约100 MHz和20 GHz之间的微波频率的电检测磁共振（EDMR）光谱以及X波段的脉冲EDMR。变频EDMR使我们能够建立自旋轨道耦合在自旋相关过程中的作用，脉冲EDMR探测相干自旋运动效应。我们使用PFO进行这项研究，以允许微观形态有序的影响的调查，因为这种材料可以采用两种不同的链内形态：无定形（玻璃态）相，和有序（β）相。在有机发光二极管（OLED）的薄膜中，特定相的出现可以通过沉积参数来控制，并且通过电致发光光谱来验证。我们进行了多频连续波扫描。EDMR，电检测拉比自旋拍实验，哈恩回波和反转恢复测量。相干回波光谱揭示了由于载流子自旋在质子周围的进动而引起的电子自旋回波包络调制（ESEEM）。我们的研究结果表明，虽然构象紊乱可以影响所观察到的EDMR信号，包括共振电流变化的符号以及局部超精细场和载流子自旋轨道相互作用的大小，但它不会定性地影响这种材料中自旋相关跃迁的性质。在293 K和10 K，极化子对复合通过弱自旋-自旋耦合的中间载流子对状态是占主导地位的，而在低温下，额外的签名的自旋依赖的电荷输运通过极化子与三重态激子的相互作用中看到的三重态自旋-1物种的半场共振。
2016-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent recombination involving oxygen-vacancy complexes in silicon
用连续波和脉冲电探测磁共振研究了$γ$辐照的$n$型直拉硅中自旋相关的弛豫和复合过程。两个过程涉及的SL 1中心，中性激发三重态的氧空位复合物，可以被分开的不同的动力学。其中一个过程是激发态SL 1弛豫到氧空位复合物的基态，另一个过程是$^{31}$ P施主和SL 1中心之间形成紧密对的电荷转移，如电检测的电子双共振所示。对于这两个过程中，复合动力学研究与脉冲EDMR技术。我们证明了真正的零场CW和脉冲EDMR自旋1系统的可行性，并使用此来测量SL 1的不同自旋状态的寿命也在消失的外部磁场。
2014-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent recombination at arsenic donors in ion-implanted silicon
自旋相关的输运过程中产生的低能量离子注入砷在硅中的薄的近表面掺杂区检测两种方法，自旋相关的复合（SDR）使用微波光电导和电检测磁共振（EDMR）监测通过样品的直流电流。这些技术的高灵敏度允许在弱磁场和低共振频率（40-1200 MHz）下观察磁共振，特别是As的磁共振，其中由于电子和核自旋状态的混合，可以观察到磁子状态之间的高场禁止跃迁。在所研究的样品中存在几种重结晶引起的缺陷，并作为自旋读出伙伴。我们明确地证明了这一点，通过电检测电子双共振实验，并确定了一对重组的紧密对所形成的作为施主和氧空位中心的激发三重态（SL 1）作为占主导地位的自旋依赖的过程中注入直拉硅。
2014-07-21 cond-mat.mtrl-sci
CW and pulsed electrically detected magnetic resonance spectroscopy at 263 GHz/12 T on operating amorphous silicon solar cells
在这里，我们描述了一种新的高频/高场连续波和脉冲电检测磁共振（CW EDMR和pEDMR）设置，工作在263 GHz和0和12 T之间的谐振场。利用263 GHz CW和pEDMR以及X波段CW EDMR研究了5 K和90 K下氢化非晶硅p-i-n太阳电池的自旋输运特性。得益于263 GHz的卓越分辨率，我们能够更好地解析源自自旋相关跳跃和复合过程的EDMR信号。5 K EDMR谱主要由导带和价带带态组成，它们与自旋相关的跃迁有关，另外还有三重态激子的贡献. 90 K EDMR谱可以归属于自旋对复合，包括导带尾态和悬挂键作为主要的自旋相关输运过程，另外还有来自价带尾态和三重态激子态的贡献.
2015-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Dependent Charge-Carrier Recombination Processes in Tris(8-Hydroxyquinolinato) Aluminum
利用连续波和脉冲电检测磁共振（EDMR）技术研究了室温下发光二极管中三（8-羟基喹啉）铝（Alq $_3$）薄膜中自旋相关载流子复合的性质和动力学.我们发现EDMR信号主要是由电子-空穴复合过程，另一个，较弱的EDMR信号的基本性质进行了研究。从脉冲EDMR测量中，我们获得了载流子自旋弛豫时间，$T_2 = 45\pm 25$ ns，其比共轭聚合物中的$T_2$短得多，但是对于含有具有高原子序数的元素的分子而言相对较长。利用多频连续波EDMR谱，我们得到了电子和空穴的局域超精细场分布，以及它们各自的自旋轨道耦合诱导的g因子和g应变值。
2020-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time Constants of Spin-Dependent Recombination Processes
本文利用脉冲电探测磁共振技术系统地研究了半导体中自旋相关复合过程的时间常数。时间编程的光激发和脉冲自旋操纵的组合允许我们直接测量电子的复合时间常数通过本地化的自旋对和自旋对形成的时间常数作为光激发强度的函数。利用电子核双共振，我们证明了自旋对形成的时间常数是由电子俘获过程决定的。基于这些时间常数，我们设计了一组速率方程，计算了谐振微波脉冲后的电流瞬态，并将结果与实验数据进行了比较。最后，我们批判性地讨论了不同的boxcar积分时间间隔通常用于分析脉冲EDMR实验上的时间常数的测定的影响。实验是在掺磷硅上进行的，其中通过由磷施主和Si/SiO2界面悬空键缺陷形成的自旋对来检测EDMR。
2013-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pulsed Low-Field Electrically Detected Magnetic Resonance
我们提出了脉冲电检测磁共振（EDMR）测量在低磁场使用磷掺杂硅与天然同位素组成作为一个模型系统。我们的测量结果表明，脉冲EDMR实验，以及建立在X波段频率（10 GHz），如相干自旋旋转，哈恩回波，平行和反平行自旋对寿命的测量也是可行的频率在MHz制度。我们发现，在所研究的区域内，31 P电子-核自旋耦合系统的Rabi频率与磁场成正比，而自旋相干性和复合时间对磁场的依赖性并不强.小超精细相互作用的测量的脉冲低场EDMR的有用性证明由电子自旋回波包络调制测量的Pb 0悬挂键状态在Si/SiO2界面。在38 MHz和400 MHz之间的射频下观察到氢核的自由拉莫尔频率处的频率的明显调制，这归因于水吸附层中的氢的核磁共振。这表明低场EDMR对于不直接参与所研究的自旋相关输运的自旋也具有高灵敏度。
2015-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Real Time Electrical Detection of Coherent Spin Oscillations
我们证明了脉冲电检测磁共振的带宽可以增加到至少80 MHz，使用射频反射检测方案。使用这种技术，我们测量相干自旋振荡的实时共振微波脉冲。我们发现，所观察到的信号是在定量协议与模拟的基础上的速率方程建模的自旋系统的重组动力学的研究。增加的带宽为电学研究更快的自旋相关复合过程开辟了道路，例如，在直接半导体中，到目前为止，几乎完全通过光学检测磁共振来研究。
2013-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Structure and energetics of the Si-SiO_2 interface
硅一直是半导体技术的代名词。这种独特的作用主要是由于Si-SiO_2界面，特别是（001）取向的界面所具有的特殊性质。虽然硅是结晶的，氧化物是非晶的，但界面基本上是完美的，具有极低密度的悬挂键或其他电活性缺陷。随着器件尺寸的不断减小，硅/氧化物界面的纳米结构变得越来越重要。然而，尽管它的重要作用，这个界面的原子结构仍然不清楚。使用一种新的蒙特卡罗方法，我们确定低能量的界面结构。发现的最佳结构由Si-O-Si“桥”组成，以条纹图案排列，具有非常低的能量。这种结构解释了几个令人困惑的实验观察结果。
1999-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A first principles study of As doping at a disordered Si--SiO$_2$ interface
了解掺杂剂与氧化物界面之间的相互作用，是推动现代晶体管进一步集成的一个日益重要的问题。为此，使用第一性原理密度泛函理论和连续随机网络蒙特卡罗方法相结合，我们研究了在硅和它的氧化物之间的界面处的电活性砷施主。使用一个现实的模型的无序界面，我们发现，一个小的百分比（约10%）的原子网站在前几个单层上的硅侧的接口是积极有利于偏析，这是由本地键合和本地应变的缺陷中心控制。我们还发现，有一个长程量子限制效应，由于界面，这导致在掺杂剂偏析的能量障碍，但这个障碍是小的本地环境的影响相比。最后，我们考虑在何种程度上可以通过施加应变的界面控制能量的偏析。
2013-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Detection of Coherent Nuclear Spin Oscillations in Phosphorus-Doped Silicon Using Pulsed ENDOR
本文报道了在5.0K下，X波段脉冲电子核双共振（ENDOR）在掺磷硅中的电学探测。使用与常规电子自旋共振中的Davies ENDOR类似的脉冲序列来测量$^{31}$ P核自旋的核自旋跃迁频率，其中经由通过Si/SiO $_2$界面态的自旋相关跃迁来电检测$^{31}$ P电子自旋，因此不依赖于电子自旋系统的极化。此外，相干核自旋振荡的电检测示出，证明了电读出可能的核自旋量子比特的自旋状态的可行性。
2010-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent processes at the crystalline Si-SiO_2 interface at high magnetic fields
本文对高磁场（B_0 ~ 8.5 T）下（111）取向掺磷（[P] ~ 10^15 cm ^3）硅/二氧化硅界面上自旋相关的过剩载流子跃迁的性质进行了实验研究。在3 K < T < 12 K的温度范围内，对31 P施主电子超精细分裂跃迁和顺磁界面缺陷进行了电探测磁共振（EDMR）谱研究。在这些以前未达到的（EDMR）磁场强度的结果揭示了自旋相关的过程，不同于以前充分研究的31 P施主和P_b态之间的复合，这在低磁场占主导地位的主导地位。虽然31 P和P_b态的磁共振电流响应仍然存在，但它们不相关，只有P_b的贡献与能量和物理上相邻的P_b态之间的自旋相关隧穿引起的界面过程有关。这项工作提供了一个实验演示的自旋相关隧道之间的物理相邻和相同的电子状态所提出的凯恩读出施主量子比特。
2008-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
$T_1$- and $T_2$-spin relaxation time limitations of phosphorous donor electrons near crystalline silicon to silicon dioxide interface defects
含磷施主电子自旋和自旋相关电子跃迁的研究（111）取向的结晶硅（c-Si）附近的（$^{31}$ P）原子与二氧化硅接触在液态$^4$ He温度（$T = 5$ $\mathrm{K} - 15$ $\mathrm{K}$）下，给出了[ $^{31}$ P]= 10 $^{15}$ $\mathrm{cm}^{-3}$和[ $^{31}$ P] = 10 $^{16}$ $\mathrm{cm}^{-3}$的（SiO $_{2}$）界面.使用脉冲电检测磁共振（pEDMR），观察到的\Phos供体状态和两个可区分的界面状态之间的自旋相关的过渡，即（i）\Pb中心，可以通过其特征各向异性和（ii）一个更各向同性的中心，这是由于E $^\prime$缺陷的\sio散装接近的接口。自旋相关复合的动力学的相关测量证实，先前提出的\Phos和界面缺陷之间的过渡发生。这些电子近界面跃迁对\Phos施主自旋相干时间$T_2$以及施主自旋-晶格弛豫时间$T_1$的影响，然后通过比较从常规的体敏脉冲电子顺磁共振和表面敏感的pEDMR，以及表面敏感的电检测反转恢复实验获得的自旋哈恩回波衰减测量。测量结果表明，$T_2$和$T_1$的\Phos施主电子自旋附近的能量较低的界面态在$T\leq 13$ K减少了几个数量级。
2009-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Bipolar polaron pair recombination in P3HT/PCBM solar cells
有机半导体的独特性质使其成为从发光二极管到晶体管的许多应用的通用基础材料。碳基材料典型的低自旋-轨道耦合和由此产生的长自旋寿命引起电子自旋对电荷传输的很大影响，这可以在自旋电子器件中利用或提高太阳能电池效率。磁共振技术特别有助于阐明半导体中顺磁态的微观结构以及它们所参与的输运过程。然而，在有机器件中，占主导地位的自旋相关过程的性质仍然受到相当大的争论。使用多频脉冲电检测磁共振（pEDMR），我们表明，在低温下的自旋相关的P3 HT/PCBM太阳能电池的响应是由双极极化子对重组涉及的正，负极化子在P3 HT和PCBM，分别，从而排除单极双极化子形成的自旋相关的电荷转移的主要贡献，在这个温度制度。此外，还确定了极化子-极化子耦合强度和具有平行自旋和反平行自旋的极化子对的复合时间。我们的研究结果表明，最近开发的pEDMR脉冲序列的无机半导体器件可以非常成功地转移到有机半导体中的自旋和电荷输运的研究，特别是当不同的极化子可以区分光谱。
2015-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Separating hyperfine from spin-orbit interactions in organic semiconductors by multi-octave magnetic resonance using coplanar waveguide microresonators
在自旋相关的载流子复合和解离过程中，将超精细的影响与自旋-轨道相互作用分开需要在宽频率范围内的磁共振光谱。我们已经设计了紧凑和通用的共面波导谐振器的连续波电检测磁共振，并测试这些有机发光二极管。通过利用谐振器的基波和高次谐波模式，我们在单个设置中覆盖了谐振频率的近五个倍频程。与一个共同的π共轭聚合物作为活性材料的测量揭示了小的，但不可忽略的自旋-轨道相互作用的影响，这引起了随着频率的增加而扩大的磁共振谱。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-frequency Noise in Individual Carbon Nanotube Field-Effect Transistors with Top, Side and Back Gate Configurations: Effect of Gamma Irradiation
我们报告的影响，低伽马辐照（10^4 Gy）的噪声特性的个别碳纳米管（CNT）场效应晶体管（FET）具有不同的栅极配置和两个不同的介电层，SiO2和Al 2 O3。在处理之前，观察到强的产生-复合（GR）噪声分量。这些数据被用来确定几个电荷陷阱相关的FET的介电层，通过确定它们的激活能。调查的样品与一个单一的二氧化硅介电层，以及与两个介电层，使我们能够单独的陷阱的两个介电层。我们发现，由于沿CNT沟道的不同电位分布，在侧栅操作中观察到的每个电荷陷阱水平在顶栅操作中分裂成两个水平。伽马辐照后，只有减少闪烁噪声登记在噪声谱，这表明电荷陷阱的数量减少。在室温下估计大于2x10^4 cm 2 V-1 s-1的迁移率在辐射处理后仅略微降低，表明CNT的高辐射硬度。最后，我们研究了金属-纳米管界面处的肖特基势垒对FET输运特性的影响，分析了闪烁噪声分量的行为。
2013-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Damping of Landau levels in neutral graphene at low magnetic fields: A phonon Raman scattering study
在电中性和准中性石墨烯的朗道能级展宽机制进行了研究，通过微磁拉曼实验在三个不同的样品，即，天然单层石墨烯片和背栅单层设备，都沉积在Si/SiO2衬底，和多层外延石墨烯作为参考样品。通过对与光学活性朗道能级跃迁相关的磁声子共振穿过E_2g喇曼活性声子能量的定量分析，估算了带间朗道能级跃迁宽度。与多层石墨烯相反，单层石墨烯样品显示出对低场共振的强阻尼，这与随机应变场产生的朗道能级能量的额外加宽贡献一致。在我们的单层样品中，这种额外的贡献被适当地量化为伪磁场分布Δ B = 1.0-1.7 T。
2018-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High mobility conducting channel at semi-insulating GaAs -- metal oxide interfaces
缺乏有效的GaAs钝化技术限制了III-V族半导体在现代电子学中的使用。这里报告的效果可能会导致这个长期存在的问题的解决方案。我们发现，一个导电的界面通道形成时，绝缘金属氧化物薄膜沉积在未经处理的半绝缘GaAs晶片上的反应RF溅射在氩/氧等离子体。导电沟道为n型，表面电荷密度为10^7 ~ 10^10 cm^-2，霍尔迁移率高达6000 cm ^2/Vsec，具体取决于沉积过程中的射频等离子体激发功率和氧含量。通过沉积任何测试的金属氧化物MgO、SiO2、Al 2 O3和HfO 2来形成导电通道。
2020-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Characterization of the Chemical and Electrical Properties of Defects at the Niobium-Silicon Interface
采用电流-电压（I-V）、深能级瞬态谱（DLTS）和二次离子质谱（SIMS）对不同硅表面处理的铝-硅界面附近缺陷的性质和浓度进行了表征。所有样品中的硅中的H，C，O，F和Cl化学污染的界面和电活性缺陷的50 nm内的激活能为0.147，0.247，0.339，和0.556 eV以上的价带最大值（E $_{vbm}$）。在所有情况下，深能级缺陷浓度由在$_{vbm}$ + 0.556eV处的空穴陷阱主导，我们将其归因于Si中的Nb点缺陷，推测为Nb $_\textrm{Si}$。该缺陷的浓度范围为$7\times10^{13}$至$5\times10^{14}$ cm $^{-3}$，并取决于最终的表面清洁工艺。在这项研究中使用的最佳表面处理是HF蚀刻，然后在原位100 eV Ar-气体离子铣削过程。发现较高能量的离子铣削增加Si中的电活性Nb缺陷浓度，并且增加缺陷的浓度。HF蚀刻单独从界面去除O，但是导致显著的H和F污染、电活性点缺陷浓度和Shockley-Reed-Hall复合水平（即理想因子n为$\approx$ 1.6的Nb/Si肖特基二极管）。RCA清洁增加了H、F、C和Nb污染的深度和浓度。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
Numerical study of spin-dependent transition rates within pairs of dipolar and strongly exchange coupled spins with (s=1/2) during magnetic resonant excitation
偶极和交换相互作用对顺磁电子状态的Pauli封锁控制的自旋相关的输运和重组率在磁共振自旋激发的影响进行了数值研究，使用超算子刘维空间形式主义。模拟结果表明，磁共振引起的自旋Rabi章动可以控制跃迁速率，这可以通过脉冲电（pEDMR）和脉冲光（pODMR）探测磁共振谱在实验上观察到。当偶极耦合超过配对的塞曼能量差时，可以观察到几个章动频率分量，在sqrt{2} gamma B_1处最明显（gamma是旋磁比，B_1是激发场）。交换耦合对章动分量的影响并不显著，但对<γ B_1的低频分量的影响很大。因此，pEDMR/pODMR允许同时鉴定交换和偶极相互作用强度。
2012-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
