铁磁半导体Ga1-xMnxAs的电子自旋超快动力学研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tingchao12
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
铁磁半导体Ga1-xMnxAs因为在自旋电子学器件中的潜在应用受到广泛关注。Ga1-xMnxAs以空穴为媒介而形成长程铁磁有序,因而可以通过光学或电学方法灵活控制其铁磁性,衍生了大量具有强大功能的新型概念器件。但是,Ga1-xMnxAs中的一些基本问题,如费米能级的位置及磁性起源至今仍存在争议,并且居里温度仍在室温以下,极大限制了它的应用。Ga1-xMnxAs广泛的应用前景和现存的诸多争议、问题使其成为目前备受关注的热点研究材料。电子自旋动力过程及其调控是自旋电子学领域非常重要的一个研究方向,并且自旋动力学机制对材料有很强的依赖关系,这也使之成为研究材料性质的一个有力工具。由于铁磁半导体Ga1-xMnxAs的复杂性,其电子自旋动力学过程还未得到充分研究。我们采用时间分辨磁光克尔技术系统研究了Ga1-xMnxAs在不同磁性掺杂区域(0.5%-15%)退火前后的电子自旋动力学行为。主要研究内容和结论如下:  1.对比研究了较大掺杂区域(x=0.5%-15%)的Ga1-xMnxAs在适当退火处理后的电子自旋动力学过程及其相关物理机制。对处于低掺杂区(x=0.5%,1%)的Ga1-xMnxAs,电子自旋弛豫过程分别由s-d交换散射和杂质散射下的Dyakonov-Perel(DP)机制主导。对适度掺杂(x=2%-5%)的Ga1-xMnx As,电子—电子库仑散射下的DP机制主导着电子自旋弛豫过程,同时p-d交换相互作用也参与其中发挥重要作用。电子—电子库仑散射作用的突显表明适度掺杂的Ga1-xMnxAs中由于高浓度空穴对杂质散射的屏蔽作用,使得电子弛豫受杂质散射的影响较小,这与通常大家对掺杂GaAs材料体系中电子自旋动力学过程的认识完全不同。  2.研究了适度掺杂非退火Ga1-xMnxAs(x=2%-5%)中的电子自旋动力学行为,并与退火处理的样品进行了对比。发现与退火后情况不同,非退火的Ga1-xMnxAs中s-d交换散射对电子自旋退相位过程有重要作用,并且s-d交换散射与p-d交换作用相互竞争,共同主导着电子自旋退相位过程。值得一提的是,即使在适度掺杂的非退火Ga1-xMnxAs样品中存在一定量间隙Mn,电子—电子库仑散射下的DP机制仍然对其电子自旋退相位过程其主导作用。  3.研究了退火后高Mn掺杂Ga1-xMnxAs(x=15%)中的电子自旋退相位机制。退火后,来自Mn离子的s-d交换散射机制受到强烈抑制,杂质散射下的DP机制和p-d交换相互作用主导着电子自旋退相位过程。由于过掺杂引起的无序直接影响着退火后重掺杂Ga1-xMnxAs中电子自旋退相位过程,如何降低这种无序是要获得高质量、强功能、高居里温度Ga1-xMnxAs薄膜丞待解决的问题。  上述结果对深入理解Ga1-xMnxAs中的电子自旋动力学行为及其物理机制,以及Ga1-xMnxAs材料中磁性杂质对电子自旋弛豫过程的影响具有重要价值,为实现基于Ga1-xMnxAs材料的自旋电子学器件的研究奠定了基础。
其他文献
陈老师:rn开学这天,我帮老师收寒假作业.走到班里后面几排的时候,发现几个同学在桌子底下拿着别人的寒假作业在抄,我催他们赶紧交,他们一边奋笔疾书,一边嘴里嘟囔着:“等等,
期刊
过渡金属化合物可在包括电性,磁性和光学性质方面体现出特殊的物理特性,比如多铁、稀释磁性半导体和强铁磁等特性。多铁材料由于其独特的物理性质而受到广泛关注,特别是磁电耦合
随着教育教学改革的深入,也随着教师教学素养的提升,人们越来越清醒地认识到:“课堂教学不再是教师的主观呈现,也不能再是教师的主观呈现,因此必须回归到它的本真上来.”由此
关联成像,又称鬼成像,是上世纪90年代发展起来的一种利用二阶强度关联获取物体信息的成像技术。由于关联成像的特殊成像结构和机理,这种技术在X射线成像,遥感,生物医学成像等方面
钨基、钼基材料是最有前景的聚变堆面向等离子体材料。然而,氢同位素离子,氦离子辐照往往引起钨、钼材料硬化、肿胀、脆化和起泡,从而严重影响材料的服役性能。氢、氦行为在这些
暗物质是宇宙中物质的重要组成部分,占据物质组成超过80%,但是对于暗物质的性质,我们却知之甚少。已知暗物质与标准模型粒子相互作用很弱,稳定或者寿命在宇宙尺度上。尽管粒子物理
高压,作为一种极端条件,不但可以使物质呈现出新颖的结构和新奇的量子现象,而且为新材料的合成提供了有效的途径。在压力的作用下,材料内部原子之间的相互作用非常复杂,并且表现出
稳态长脉冲等离子体放电是EAST丰要目标之一,长时间的等离子体与壁相互作用导致第一壁温度过高,给第一壁带来安全问题。为实时监测第一壁表面温度,成功研制EAST大视场红外内窥镜
文明的历程,就是人类越看越远的历程。随着视野的延伸,人们所知道的宇宙变得越来越大。  我小的时候活在太行山区,那时远方的山脊线在我眼中曾经是很奇妙的东西,看着那条以空旷的天空为背景的山脊,我总是好奇山的那边会有什么东西,渐渐地开始想象山那边有一个很神奇的世界。对于那时的我,那条山脊线就是世界的边缘。对于人类的远古祖先来说,这种感觉可能常常出现,在那时的人们眼中,可能一個山谷就是世界的全部。  不同
期刊
原诗rn短歌行rn曹操rn对酒当歌,人生几何!譬如朝露,去日苦多.rn慨当以慷,忧思难忘.何以解忧?唯有杜康.rn青青子衿,悠悠我心.但为君故,沉吟至今.rn呦呦鹿鸣,食野之苹.我有嘉宾
期刊