GaAs中稀薄二维空穴的有效质量和自旋磁化率

我们通过分析稀薄（密度$p \sim 7 \times 10^{10}$ cm$^{-2}$，$r_{s} \sim 6$）二维（2D）空穴系统中舒布尼科夫-德哈斯振荡的温度依赖性，报告了有效空穴质量（$m^{*}$）的测量结果。该系统被限制在一个20 nm宽、(311)A GaAs量子阱中。该系统中的空穴占据两个近简并的自旋子带，我们测得它们的$m^{*}$约为0.2（以自由电子质量为单位）。尽管我们的二维系统中$r_{s}$相对较大，但测得的$m^{*}$与未考虑相互作用的能带计算结果吻合良好。然后，我们施加一个足够强的平行磁场，使其中一个自旋子带完全耗尽，并测量被占据子带的$m^{*}$。我们发现，后者的$m^{*}$惊人地接近于我们在无平行磁场时测得的$m^{*}$。我们还从耗尽场推导出二维空穴系统的自旋磁化率，并得出结论：该磁化率相对于能带计算的预期值增强了约50%。