GaAs中电子自旋极化的浓度依赖研究

采用时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱,研究本征GaAs中导带底附近电子初始自旋极化和自旋弛豫动力学。发现电子初始自旋极化度小于通常认为的0.5,并随光注入载流子浓度的增大而减小。假设右旋圆偏振光激发到导带的自旋取向,向上与向下电子浓度之比为1:3,理论计算的电子初始自旋极化度随载流子浓度变化关系与实验结果很好的符合。计算结果同时表明,带隙重整化效应对电子初始自旋极化度有较大影响,但电子初始自旋极化度小于0.5的现象并非起源于带隙重整化效应。

GaAs导带中电子自旋极化的能量演化

考虑自旋极化依赖的带隙重整化效应,分别计算了常温与10 K的低温下GaAs导带中光注入电子自旋极化度的能量演化。计算过程中假设右旋圆偏振光激发,载流子浓度为2×1017 cm-3。发现常温下电子初始自旋极化度随过超能量的增大而增大,并非为通常认为的0.5。而在低温下,导带底附近电子初始自旋极化度几乎为0,电子初始自旋极化度也随过超能量的增大而增大,高能级上可以获得100%的电子初始自旋极化度。