集成中红外、远红外与太赫兹光学霍尔效应的仪器

我们报道了首台集成中红外、远红外和太赫兹光学霍尔效应仪器的研制，该仪器覆盖从 3 cm$^{-1}$ 到 7000 cm$^{-1}$（0.1-210 THz 或 0.4-870 meV）的超宽光谱范围。该仪器包含四个子系统，其中磁低温恒温器-转移子系统使得磁低温恒温器子系统能够与中红外椭圆偏振仪子系统和远红外/太赫兹椭圆偏振仪子系统配合使用。两个椭圆偏振仪子系统均可作为变入射角光谱椭圆偏振仪在反射或透射模式下使用，并配备了多个光源和探测器。椭圆偏振仪子系统以偏振器-样品-旋转检偏器配置运行，可获取归一化 $4\times 4$ Mueller 矩阵左上角的 $3\times 3$ 块。闭循环磁低温恒温器子系统提供室温至 1.4 K 的样品温度和高达 8 T 的磁场，能够检测横向和纵向磁场诱导的双折射。我们讨论了集成中红外、远红外和太赫兹光学霍尔效应仪器的理论背景与实际实现，以及光学霍尔效应数据的采集和相应的模型分析程序。作为示例，研究了在 6H-SiC 上生长的外延石墨烯、碲掺杂块体 GaAs 样品和 AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管结构。所选实验数据集展示了该仪器的全光谱、磁场和温度范围，并演示了数据分析策略。观察并讨论了二维约束和体材料中自由载流子的效应，以及量子力学效应（Landau 能级间跃迁）。