文档介绍：中山大学
博士学位论文
砷化镓及其量子阱中电子自旋扩散动力学研究
姓名:余华梁
申请学位级别:博士
专业:光学
指导教师:赖天树
20091204
⋯砷化镓及其量子阱中电子自旋扩散动力学研究专业:光学博士生:余华梁指导教师:赖天树教授摘要究热点,逐渐形成了一个新的学科一自旋电子学NA朔⒄咕哂在实现半导体自旋电子器件的诸多前提条件中,足够的自旋输运尺度是其中测定半导体材料自旋扩散系数和自旋迁移率,研究影响电子自旋扩散和自旋迁移旋扩散作为主要研究对象,探讨电子自旋扩散的动力学过程,研究自旋扩散系数的测量方法,测定半导体及其量子阱中自旋极化电子的扩散常数,分析自旋库仑拖拽效应、激发空穴等因素对半导体电子自旋扩散动力学过程的影响。具衍射信号弱、信噪比低的原因,提出进一步发展自旋光栅技术的迫切要求。第二,发展了自旋光栅局部采样圆二色饱和吸收光谱技术及其实验原理。用聚焦的细圆偏振光束作为探测光束,探测由于自旋光栅退化所引起的圆二色饱和自从巨磁电阻效应环⑾忠岳矗缱幼孕芯砍闪斯噬弦桓鲂碌难放大功能的自旋晶体管,实现自旋器件的集成制造并与传统微电子器件的一体化集成,世界各国投入了大量的人力、物力对半导体自旋电子学领域开展了广泛的研究,期待发展体积小、速度快、功耗小的新一代半导体自旋电子器件。半导体中电子自旋成为自旋电子学的研究重点。的重要条件之一。而自旋输运尺度是由自旋弛豫时间、自旋扩散系数和自旋迁移率所决定的,所以,研究测定自旋扩散系数和自旋迁移率的实验方法,率的各种因素,都具有潜在的理论意义和应用价值。本文利用超快激光泵浦一探测试验技术,以半导体及其量子阱中电子自有创新性的主要成果如下:第一,利用自旋光栅衍射方法研究了量子阱中单带电子自旋扩散的动力学过程,测定了室温条件下本征多量子阱的电子自旋扩散系数,分析自旋光栅
原理。这种方法采用周期与自旋光栅相同、取向与自旋光栅平行且与自旋光栅紧密地相互靠近的透射光栅,当透射光栅各透光狭缝正对自旋极化度极值时,分别用左旋圆偏振探测光和右旋圆偏振探测光探测自旋光栅极化度极值处的自旋向第四,发展了一种时一空分辨泵浦一探测光谱方法及其理论。泵浦和探测光束测光斑与泵浦光斑在焦平面上的高分辨线性扫描。首次将这一实验技术应用于本紧密贴近待测样品的条件下,利用通过透射光栅各狭缝的泵浦光和探测光对样品上与狭缝正对区域进行泵浦一探测实验。这种方法克服了传统的空间分辨泵浦一的自旋极化电子的扩散动力学理论模型。测定了本征皊体材料中电子的双极总之,本文发展了一系列探测电子自旋扩散现象的实验方法和实验原理,并的电子自旋扩输运性质提供了有价值的参考。吸收信号的变化,导出了自旋光栅的圆二色饱和吸收衰减动力学的理论模型,并应用此技术研究了在室温下的电子自旋扩散输运,测得电子自旋扩散系数嘉硎痵。提出了利用瞬态自旋光栅的漂移实验测量电子自旋迁移率的方案。第三,发展了探测光周期采样的自旋光栅圆二色饱和吸收光谱技术及其实验上和自旋向下电子浓度衰减过程,由此获得有关自旋光栅衰退的信息。用这种方法研究了室温条件下本征多量子阱的电子一空穴双极扩散和电子自旋扩散得动力学过程,测量了本征多量子阱的双极扩散系数和自旋扩散系数。各自通过由完整聚焦透镜平分而成的两个半透镜之一,聚焦于重叠的焦平面品稀J雇ü闷止馐陌胪妇笛卮怪庇诠馐较蜃鞲叻直嫔瑁蚩墒迪痔征量子阱中电子自旋双极扩散输运的实验研究,测量了室温下本征量子阱中的“自旋双极扩散系数∮谖南妆ǖ赖挠米孕庹し椒ú獾玫淖旋扩散系数,显示了空穴对电子自旋波包的扩散输运的影响。第五,发展了透射光栅调制泵浦一探测实验技术及其实验原理。在透射光栅探测实验方法中高度聚焦和精密扫描所带来的技术困难。建立了矩形脉冲分布的扩散系数和自旋双极扩散系数。应用于研究及其量子阱中电子自旋扩散的动力学过程,为进一步探索材料
关键词:砷化镓,自旋电子学,自旋扩散
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学位论文作者签名:/病论文原创性声明学位论文使用授权声明知识产权保护声明日期:多鲫辏ぴ聄日本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版,有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室被查阅,有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索,可以采用复印、缩