通过 ESR 探测的 AlAs 量子阱中的核磁共振与核自旋弛豫

在沿 $[001]$ 方向生长、非对称掺杂至 $n\sim1.8\times10^{11}$ cm$^{-2}$ 的 16 nm AlAs 量子阱中，进行了核磁共振和核自旋晶格弛豫的研究。由于超精细相互作用导致的核自旋动态极化，引起了二维传导电子自旋共振的所谓 Overhauser 位移。实验中达到的最大位移比 GaAs 基异质结构中小几个数量级，表明超精细相互作用弱。从 Overhauser 位移随时间的衰减中提取的核自旋晶格弛豫时间，被发现依赖于二维电子系统的填充因子。这一观察表明核自旋晶格弛豫主要是由于电子与核自旋之间的相互作用。当对样品施加某些频率的 RF 辐射时，Overhauser 位移共振减小。这一效应作为一种间接但强大的核磁共振检测方法：清晰地分辨出 $^{75}$As 核的四极分裂。所进行的理论计算很好地描述了这些实验结果。