栅极控制的GAAS量子井中的光致发光

介绍

半导体中电子的量子机械自旋是新应用的有前途的特征，例如bob综合app官网登录在量子计算领域。因此，研究基于半导体的材料中电子旋转的固有特性非常重要，其特殊重点是它们的快速操纵和控制。

像我们这样的基于GAAS的半导体样品中旋转集合的相干方向和检测可以通过使用超短效率（飞秒）轻脉冲与Pumpprobe型光谱法相结合来实现。对于此类设置，多功能光谱控制和同时监视至关重要。

图1：嵌入在GAAS量子井中调查的实验设置中的Andor光谱仪（Shamrock 500i）和CCD检测器（IDU 420）的组合。

实验应用

Andor光谱仪的组合（三叶草SR-500I-B1-SIL）和CCD检测器（IDUS DV420A-OE）如图1所示，以各种方式支持我们的实验。

首先，为了实现非脱位型粉刷状态，两种光束均与光谱宽阔的Ti分别切除：蓝宝石激光脉冲使用4F几何形状中的脉冲塑形器。CCD摄像头可以轻松控制所得的波长，该摄像头可以监视样品中的两个光束的反射。该技术允许在实时监视脉冲塑形器的结果时，可以精确和单个泵和探针脉冲的频谱定位。

图2：使用Andor CCD获得的GAAS-QW的光致发光（IDU 420）。不同的数据集代表QW中通过降低样品处的栅极电压调整的载流子密度的增加。（1）

其次，光谱仪和CCD的组合用于测量来自GAAS量子井（QW）出现的光致发光（PL），该井位于低温恒温器中，并用在带隙上方调谐到780 nm上方的泵梁照亮，如780 nm，如图所示。图2。

获得的PL出现在800 nm至830 nm的光谱窗口中，可以很容易地被CCD覆盖。请注意，光谱仪的光栅设置为泵梁不会撞击CCD阵列以避免不必要的饱和度的位置。

最后，光谱仪用于通过利用光谱非固定性来分离联合泵和探针反射。此步骤对于防止泵的光进入检测方案至关重要，该检测方案是探针梁的KERR旋转，该探针光束是QW中自旋极化的直接度量。

因此，光谱仪光栅设置为探测波长，该探测波长在激子共振处，通常在803 nm至818 nm的范围内，因此具有790 nm的泵光不会通过光谱仪。

实验结果

如上所述，光谱仪和CCD的应用可实现与旋转动力学及其光谱依赖性相关的广泛测量。

这些研究的目的是研究QW中的电子自旋寿命，并最终对侧向自旋转运进行空间分辨的测量。

但是，所有这些测量结果都取决于对PL的先前检查，该检查有助于对适当的探针波长的决定。在我们的案例中，由于样品上的栅极电压的变化随QW中的电子浓度的改变而言，这种控制更加至关重要。该密度反过来对频带转变产生了直接影响，同时影响了相关的自旋特性，如图2所示。

此外，通过Andor提供的定制LabView代码对光栅的直接遥控器可产生快速和直接测量旋转属性的依赖于光谱探针位置。

在自旋动力学方面的主要结果是，QW中的中间载流子密度与自旋寿命和相干时间大大增强。^[1]此外，空间分辨的测量值直接深入了解电子自旋轨道耦合的细微细节。特别是，我们发现10μm长度尺度上的连贯的自旋旋转，这可以归因于非中心对称结构中的自旋轨道耦合。

参考

1. Anghel，A。Singh，F。Passmann，H。Iwata，J。N. Moore，G。Yusa，X。Q。Li和M. Betz，物理评论B 94，035303（2016）。