强磁场和低温下硅中磷核的高效动态极化
介观与纳米尺度物理
2014-12-03 v4
摘要
我们证明，在4.6 T的磁场和低于1 K的温度下，硅中磷施主的动态核极化（DNP）可以非常有效。DNP是由于Overhauser效应，通过禁止的翻转-翻转或翻转-翻转跃迁的交叉弛豫发生的。在用0.4 μW微波功率泵浦20分钟后，核极化值P>0.98。我们评估，泵浦2小时后，超精细态布居数比增加了三个数量级，可以创建包含<10^{-11}其他自旋态的极纯核自旋系统。通过泵浦P的低场ESR线，然后进行翻转-翻转交叉弛豫，获得了反向DNP。该跃迁的弛豫率小得多，需要更长的泵浦时间。我们发现核极化动力学明显偏离简单的指数函数。极化演化由两个时间常数表征：开始时的T'_{ac}≈15 s，和长时间泵浦的T"_{ac}≈1100 s。研究了^{31}P核弛豫率的温度依赖性，低至0.75 K，低于该温度弛豫时间变得太长而无法测量。核极化在弛豫期间遵循双指数时间依赖性。我们建议，DNP动力学和随后弛豫的非指数行为是由围绕^{31}P施主的^{29}Si核介导的，这些核影响了禁止交叉弛豫过程的跃迁概率。
引用
@article{arxiv.1402.4288,
title = {Efficient Dynamic Polarization of Phosphorus Nuclei in Silicon in Strong Magnetic Fields and Low Temperatures},
author = {J. Järvinen and D. Zvezdov and J. Ahokas and S. Sheludyakov and O. Vainio and L. Lehtonen and S. Vasiliev and Y. Fujii and S. Mitsudo and T. Mizusaki and M. Gwak and SangGap Lee and Soonchil Lee and L. Vlasenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:1402.4288},
year = {2014}
}