一种半导体中电子自旋有效寿命的连续单光束测试方法

摘要

一种半导体中电子自旋有效寿命的连续单光束测试方法，使用连续单激光束、偏振片、1/2和1/4波片、偏振分束棱镜、衰减片、平衡光探测器和可变磁场，组成附图所示实验测量光路。连续单激光束既激发半导体中电子自旋极化，又测试自旋极化感应的法拉第效应和圆二色吸收效应。实验装置简单，造价低廉。实验上测试法拉第转角或圆二色吸收随磁场强度的变化曲线，并用发展的理论模型拟合此变化曲线，就能获得电子自旋的有效寿命。

主权项

1.一种半导体中电子自旋有效寿命的连续单光束测试方法，使用连续单激光束(1)、偏振片(2)、1/4波片(3)、1/2波片(5)、偏振分束棱镜(6)、衰减片(9)、平衡光探测器(10)和可变磁场；激光束(1)通过偏振片(2)和1/4波片(3)后变为椭圆偏振光，在半导体样品(4)中激发起电子自旋极化；其特征在于此电子自旋极化会导致法拉第效应，使透过样品(4)的椭圆偏振光的主轴旋转一个角度，并且此转角随样品面内施加不同的磁场强度B而变化；在样品(4)后设置1/2波片(5)，同时去除衰减片(9)；首先，暂时去除样品(4)和设置B＝0，旋转1/2波片(5)，直至平衡光探测器(10)的输出电压(11)为零，并保持1/2波片(5)在此状态；然后，再将样品(4)放回；使用平衡光探测器(10)测量此转角变化对应的输出电压V_f随磁场强度的变化曲线，并用方程(1)拟合该曲线，则可以获得电子自旋的有效寿命τ^*；式中ω为电子自旋绕磁场B的拉莫尔进动角频率，即此处g为半导体中电子的g因子，μ_B为玻尔磁子，是物理常数，为普朗克常数除以2π；V_f0为磁场等于零时，平衡光探测器的输出电压。