GaAs 中 Mn 杂质及其束缚受主的自旋动力学

我们展示了 GaAs 中单个和成对替位式 Mn 杂质的紧束缚自旋动力学模拟结果。我们的方法基于混合量子-经典的自旋动力学方案，其中代表主体的量子子系统与磁性掺杂剂的局域自旋（经典处理）具有耦合的运动方程。对于单个 Mn 杂质，我们显式计算了 Mn 自旋以及最近邻 As 原子自旋的时间演化，其中 Mn 掺杂剂引入的受主（空穴）态就驻留在这些 As 原子上。我们将动力学谱中的特征频率与系统的两个主要能量尺度联系起来，即自旋-轨道相互作用强度和杂质自旋与主体载流子之间的 p-d 交换耦合值。对于一对 Mn 杂质，我们在杂质自旋的时间演化中发现了间接（载流子介导）交换相互作用的特征。最后，我们考察了两个 Mn 自旋之间的时间关联性及其对交换耦合和自旋-轨道相互作用强度、初始自旋构型以及杂质间距的依赖性。我们的结果为纳米尺度磁性半导体样品中，在极稀（孤子电子学）区域内的局域磁性杂质之间的动态相互作用提供了深入见解。