自旋极化度对GaAs量子阱中吸收饱和效应与载流子复合动力学的影响研究

本文研究了(001)Ga As量子阱薄膜中重空穴激子近共振抽运-探测的载流子自旋弛豫动力学,发现载流子的自旋极化对传统的线偏振光吸收饱和效应和载流子复合动力学都有影响.进一步的抽运流依赖的自旋弛豫和复合动力学研究表明,自旋极化对线偏振光的吸收饱和效应的影响随抽运流降低而变弱.在低激发流时,自旋极化对线偏振吸收饱和效应的影响才可忽略.然而,又显现出自旋极化对复合动力学的影响.分析表明复合动力学的自旋极化依赖性起源于重空穴激子形成浓度的自旋极化依赖性.复合动力学的自旋极化依赖性表明自旋弛豫时间计算中所涉及的复合时间应该使用自旋极化载流子的复合时间.基于二维质量作用定律的激子浓度计算表明,库仑屏蔽效应对激子形成的影响在较低激发载流子浓度下可以忽略.

本征GaAs中电子自旋极化的能量演化研究

采用时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱,研究9.6 K温度下本征GaAs中电子自旋相干弛豫动力学,发现反映电子自旋相干的吸收量子拍的振幅随光子能量的增加呈非单调性变化.考虑自旋极化依赖的带填充效应和带隙重整化效应,发展了圆偏振光抽运-探测光谱的理论模型.该模型表明量子拍的振幅依赖于所探测能级的电子初始自旋极化度,自旋探测灵敏度以及带填充因子,三者的乘积导致了量子拍振幅的非单调变化,与实验结果一致.给出了能级分裂的二能级系统中电子自旋极化度定义.发现在高能级上可以获得100%的初始电子自旋极化度.

本征GaAs量子阱中电子自旋扩散输运的时-空分辨吸收光谱研究

发展了一种时-空分辨圆偏振光抽运-探测光谱及其理论,并用于本征GaAs量子阱中电子自旋扩散输运的实验研究.获得室温下本征GaAs量子阱中的"自旋双极扩散系数"为Das=37.5±15cm2/s.此结果比用自旋光栅法测量到的掺杂GaAs量子阱中电子自旋扩散系数小.解释为是由于"空穴库仑拖曳"效应减慢了电子自旋波包的扩散输运.

本征GaAs中电子自旋极化对电子复合动力学的影响研究

采用时间分辨圆偏振光和线偏振光抽运-探测光谱,研究了9.6 K温度下本征GaAs中自旋极化电子与非极化电子的复合动力学及其随光子能量演化.发现自旋极化对电子复合动力学具有显著影响.仅在导带底附近测量时,两种方法测试到的复合寿命一致,而在高过超能量电子态测量时,两种方法测试到的复合寿命不一致.指出时间分辨法拉第光谱中,用于反演求解电子自旋相干寿命的电子复合寿命应该使用圆偏振光抽运-探测获得的复合寿命,而不是线偏振光抽运-探测获得的寿命.理论计算与实验结果吻合较好.