GaAs量子阱中的自旋螺旋：电子密度、自旋扩散与自旋寿命的相互作用

为了建立自旋扩散、自旋寿命与电子密度之间的关联，我们利用时间分辨磁光克尔效应显微镜，研究承载二维电子气的低维GaAs半导体中的自旋极化演化。结果表明，对于实现最长自旋寿命，当Rashba $\alpha$ 和 Dresselhaus $\beta$ 参数平衡时，散射率随电子密度的变化比满足持久自旋螺旋条件更为重要。更具体地说，无论 $\alpha$ 和 $\beta$ 对电子密度的线性依赖关系如何，自旋弛豫率都由自旋扩散系数决定，而该系数对电子密度非单调依赖。最长的实验自旋寿命出现在对应于从玻尔兹曼统计到费米-狄拉克统计转变的电子密度处，该密度比预期持久自旋螺旋出现时的密度高出数倍。这些事实凸显了在考虑自旋电子器件应用时电子密度可能发挥的作用。