依托于先进的现代半导体工艺技术,以电子电荷作为信息载体的集成电路技术的迅猛发展带来了信息技术领域的巨大革命。然而,随着器件尺寸的微型化以及对器件应用低功耗和高速度要求的苛刻化,基于电子电荷的传统信息载体渐渐成为信息技术进一步发展的瓶颈。相对于电子电荷,利用半导体自旋进行信息存储、处理和传输具有极大的优越性,因而近几十年来,人们不断改进实验技术和方法对半导体中的自旋相关基础物理以及应用做了广泛而深入的研究,在自旋电子学方面取得了突破性成果,提出了包括自旋阀、量子计算机等一些新型自旋电子器件的潜在应用。众所周知,如何有效调控半导体中的自旋弛豫和退相干是实现自旋电子器件的关键所在。由于自旋.轨道耦合联系着电子轨道运动和自旋自由度,对自旋弛豫和退相干过程有着重要影响,成为人们调控自旋的重要途径。围绕这一问题,人们通过电学、光学等于段对不同半导体材料(主要是Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族)、不同结构(体材料和低维结构)、不同掺杂形式开展了自旋动力学方面的研究。　　 本论文的主要工作是利用时间分辨超快磁光Kerr测量技术研究了具有不同结构设计的Ⅲ-Ⅴ族GaAs/AlGaAs量子阱中二维电子的自旋弛豫和退相干过程及其各向异性。揭示了自旋.轨道耦合效应对电子自旋弛豫和退相干过程的有效调控。主要研究内容和结果如下:　　 Ⅰ.采用时间分辨Kerr旋转技术,研究了具有不同结构对称设计的GaAs/AlGaAs量子阱中二维电子自旋弛豫时间随温度和光激发载流子浓度的变化。结果表明:在低温下(小于100K),非对称量子阱中的电子自旋弛豫时间短于对称量子阱中的自旋弛豫时间。而且,无论是对称还是非对称结构设计的GaAs/AlGaAs量子阱,自旋弛豫时间随温度和光激发载流子浓度的升高均呈现了先增大后减小的非单调变化规律。实验结果很好地验证了基于多体理论的微观自旋动力学布洛赫方程方法的自旋弛豫动力学理论研究结果。　　 Ⅱ.采用时间分辨Kerr旋转技术,研究了不同结构对称性的GaAs/AlGaAs量子阱平面内自旋退相干时间的各向异性随光激发载流子浓度的变化关系。结果表明:对于不同样品,自旋退相干的各向异性随光激发载流子浓度的增加均呈现了减小的趋势,并且平面内自旋退相干的各向异性随量子阱结构对称性的降低而增大。实验结果也进一步地验证了已有的相关理论研究工作,揭示了自旋一轨道耦合效应的调控对二维电子体系自旋退相干过程的重要作用。　　 我们的工作从实验上验证了基于多体理论的电子-电子相互作用对电子自旋弛豫和退相干过程的重要影响。通过人工设计样品结构对称性和载流子浓度的调控实现了对Rashba和Dresselhaus自旋-轨道耦合场强度的调控,加深了多体理论框架下对二维电子自旋弛豫和退相干过程及其调控的物理机制理解,为实现基于半导体低维量子结构的自旋电子器件提供了重要依据。