具体测试对象:
砷化镓(GaAs)高迁移率低维异质结
单层过渡金属硫族化合物(TMDCs)
磁性掺杂二维范德华半导体等
1 项目介绍
原理:是利用偏振光子角动量在半导体中注入非平衡自旋极化的光学表征技术。圆偏振光子携带恒定角动量,依据偶极跃迁选择定则,材料吸收光子时角动量选择性传递给受激载流子,打破自旋向上与向下的布居简并,实现宏观自旋取向。
作用:测量初始自旋极化度(P0)、自旋弛豫时间常数(τs)、有效自旋扩散长度(Ls)及汉勒去极化特征曲线。能够实现无外加磁场条件下的全光学高效率自旋流注入;定量揭示半导体中自旋轨道扭矩与能谷锁定效应的微观物理耗散机制;标定自旋电子学器件作为量子信息载体时的相干寿命极限。
2 样品要求
样品体相或低维结构必须具备较强的自旋-轨道耦合,以确保价带顶(如重空穴带与轻空穴带)发生清晰的能级空间劈裂。若材料主导能带结构高度退化且不具备非中心对称性,各跃迁通道的自旋选择性将发生剧烈重叠抵消,导致无法在外加光学泵浦下形成有效的宏观自旋取向状态。
3 常见问题
3.1 自旋交换相互作用展宽。
当使用的脉冲激光泵浦功率密度过高时,二维或量子阱体系内会瞬间产生极高密度的非平衡电子-空穴对(激子气体)。激子之间的强库仑叠加与局域自旋交换相互作用(BAP机制)会大幅加速载流子的自旋翻转进程。这种由光功率过载诱发的假性超快自旋弛豫,会使拟合得到的自旋相干寿命显著低于材料真实的单粒子本征值。

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