具体测试对象:
自旋发光二极管、自旋注入半导体异质结发光结构
铁磁/半导体肖特基结、稀磁半导体发光器件
二维材料自旋阀发光器件、手性钙钛矿发光二极管
拓扑绝缘体/半导体复合发光结构等
原理:通过铁磁电极或自旋注入层向半导体有源区注入自旋极化载流子,载流子在量子阱或发光层中辐射复合,发射光的圆偏振度与注入载流子的自旋极化率成正比。测量电致发光光谱及其圆偏振度随注入电流、偏压及磁场的变化关系。
作用:定量表征半导体中自旋注入效率、自旋极化载流子的输运与弛豫特性。可提取自旋注入极化的电学调控规律;分析界面缺陷与自旋散射对自旋极化损失的影响;评价自旋发光器件的圆偏振发光效率,为自旋光电子学器件性能优化提供直接实验判据。
自旋发光器件须具备铁磁/半导体异质界面或自旋注入接触,铁磁电极磁化方向可控。发光有源区须具有高辐射复合效率以产生足够强度的电致发光信号。样品须在低温至室温范围内工作稳定。电注入须形成均匀电流分布,避免局部热点。测试须在磁屏蔽或可控外磁场环境中进行,以分离自旋极化发光与磁场诱导发光效应。
3.1电注入发热与热载流子效应的干扰。
大电流注入下焦耳热使结区局部升温,晶格散射增强导致自旋弛豫加速,同时热载流子能量弛豫时间短于自旋弛豫时间,使圆偏振发光度呈现电流依赖性衰减。须采用脉冲电流源替代直流注入以降低平均热效应,并在多个占空比下验证圆偏振度的电流依赖性一致性。
3.2线偏振本底与光学对准误差。
电致发光经过样品窗口、收集透镜及单色仪等光学元件时,各向异性透过率及应力双折射将部分圆偏振转化为线偏振或退偏振,导致测得圆偏振度偏低。须以已知圆偏振度的标准光源校准收集光路的偏振传递函数,并对测量数据进行穆勒矩阵校正以还原真实圆偏振度。

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