基于全微观动力学自旋 Bloch 方程方法研究块体 III-V 半导体中的电子自旋弛豫
材料科学
2009-04-01 v6 其他凝聚态物理
摘要
本文采用全微观动力学自旋 Bloch 方程方法研究块体 III-V 半导体中的电子自旋弛豫，其中所有相关散射，如电子-非磁性杂质散射、电子-声子散射、电子-电子散射、电子-空穴散射以及电子-空穴交换散射（Bir-Aronov-Pikus 机制）均被显式包含。Elliot-Yafet 机制也得到了充分考虑。该方法为深入理解金属区中平衡态附近及远离平衡态的电子自旋弛豫提供了一条途径。本文深入研究了自旋弛豫时间对电子密度、温度、初始自旋极化、光激发密度和空穴密度的依赖关系，并分析了其背后的物理机制。与文献中的先前研究不同，我们发现：(i) 在 型材料中，即使对于 InSb 和 InAs 等窄带隙半导体，Elliot-Yafet 机制的重要性也{\em低于} D'yakonov-Perel' 机制。(ii) 自旋弛豫时间的密度依赖性是非单调的，我们预测在 型和本征材料的金属区中均存在一个{\em峰值}。(iii) 在本征材料中，发现 Bir-Aronov-Pikus 机制与 D'yakonov-Perel' 机制相比可以忽略不计。我们还预测了自旋弛豫时间对温度依赖性中的一个峰值，这是由于在具有较小初始自旋极化的本征材料中，电子-电子 Coulomb 散射的温度依赖性非单调所致。(iv) 在 型 III-V 半导体中，……（由于篇幅限制，此处省略余下内容）
引用
@article{arxiv.0812.0862,
title = {Electron spin relaxation in bulk III-V semiconductors from a fully microscopic kinetic spin Bloch equation approach},
author = {J. H. Jiang and M. W. Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:0812.0862},
year = {2009}
}
备注
25 pages, 17 figures