稀磁 (Ga,Mn)As 中的光激活核自旋极化
介观与纳米尺度物理
2021-09-10 v2 材料科学
其他凝聚态物理
摘要
我们研究生长在 GaAs 衬底上的稀磁半导体薄膜 Ga1-xMnxAs (x=0.04) 中的光致核自旋极化。采用高频电感探测的 Ga-71 NMR，样品浸于超流 He 中，以研究连续波近带边光照明对铁磁相中晶格核自旋的影响。使用圆偏振光记录了 GaAs 与 GaMnAs 薄膜样品的光致 NMR 信号的光子能量依赖关系。数据解释由电子能带结构计算指导，该计算在外磁场下使用修正的 8 带 Pidgeon-Brown 模型采用 k.p 方法。NMR 跃迁强度的光子能量依赖表现出吸收带边的移动、对激发光螺旋性的不变性，以及光子能量依赖中无振荡，所有这些均与理论预言一致。通过变光强研究与明/暗调制光泵浦实验考察了光激活 NMR 实验的动力学。这是因为 Mn 掺杂（p 型掺杂剂）可将费米能级深推入价带并阻断产生自旋极化电子所需的光学跃迁（Burstein-Moss 效应）。此外，计算所得传导电子 g 因子超过两个数量级的增强预期会淬灭电子-核自旋角动量转移，从而阻碍晶格核的超极化。变光强与光学门控实验揭示了一种与光致四极弛豫一致的机制，该过程必将干扰此材料中晶格核自旋态的光学转移与量子信息存储。
引用
@article{arxiv.2008.06945,
title = {Light-Activated Nuclear Spin Polarization in Dilute Ferromagnetic (Ga,Mn)As},
author = {John T. Tokarski and Clifford R Bowers and Sunil K. Thapa and Christopher J. Stanton and Xinyu Liu and Jacek Furdyna and Brenden Magill and Giti A. Khodaparast},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.06945},
year = {2021}
}
备注
Assignment of the experimental optically pumped NMR signals to the Ga(Mn)As film layer, as reported in this manuscript, is probably incorrect and a revised interpretation is currently under consideration