具体测试对象:
自旋光电探测器、圆偏振光探测器
手性半导体材料、拓扑绝缘体、二维过渡金属硫族化合物异质结
铁磁/半导体异质结构、Rashba/Dresselhaus自旋-轨道耦合体系等
原理:以圆偏振光激发样品,利用光学选择定则在半导体中产生自旋极化载流子,自旋极化电子与空穴在不同电极间输运,在外加偏压或内建电场作用下形成圆偏振相关光电流。测量光电流随激发波长或圆偏振态的变化关系。
作用:表征材料中自旋极化载流子的产生效率、自旋扩散长度及自旋-轨道耦合强度。可探测圆偏振光电流的符号与幅度,分离自旋极化输运与自旋无关背底;研究手性诱导的自旋选择性效应;为自旋光电探测器的圆偏振分辨能力提供定量评价。
待测样品须制备电极形成欧姆接触或肖特基接触,接触电阻不影响自旋极化载流子提取。器件结构可为平面叉指电极型或垂直异质结型。激发光圆偏振度须经精确标定,偏振态在波长扫描期间须保持稳定。测试须在屏蔽暗箱中进行以消除环境光干扰。若需外加磁场,磁场方向须与样品法线方向精确对准以分离自旋相关与自旋无关信号。
3.1光致热电流与光伏电流的混叠。
圆偏振光照射电极边缘或异质结界面的不对称加热产生热电电流,该电流不依赖光偏振态但与光电流在空间上共存。同时电极-半导体界面的光伏效应产生偏压无关的直流偏置。须在左/右旋圆偏振光交替激励下进行差分测量,以消除热电流和光伏背底,提取纯圆偏振相关分量。
3.2自旋弛豫对空间分辨信号的限制。
自旋极化载流子在输运至电极过程中经历弛豫,若电极间距大于自旋扩散长度,到达电极的自旋极化电流已充分衰减,圆偏振光电流信号接近噪声极限。须优化电极间距以匹配自旋扩散长度,或采用自旋注入增强结构,并在不同电极间距器件上对比测量以验证。

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