栅极控制的GaAs量子阱中的光致发光和超快自旋动态

Introduction

半导体中电子的量子机械旋旋是新应用的有希望的特征，例如新的应用。万博电脑网页版登录在量子计算区域。因此，探讨基于半导体材料中的电子旋流的固有特性是高度相关的，专注于快速操纵和控制。

通过使用超短（飞秒）光脉冲与泵浦型型光谱组合使用超短（飞秒）光脉冲最佳地实现了GaAs基于半导体样本中的旋转集合的相干方向和检测。对于这种设置，多功能谱控制和同时监测是必不可少的。

Figure 1: Combination of an Andor spectrometer (Shamrock 500i) and CCD detector (iDus 420) embedded in the experimental setup used for the investigation of spin-dynamics in GaAs quantum wells.

Experimental application

ANDOR光谱仪的组合（三叶草SR-500i-B1-SIL) and CCD detector (IDUS DV420A-OE) as depicted in Fig. 1 supports our experiment in various ways.

首先，为了实现非退化的泵浦泵，两个光束从光谱宽的Ti分开切出：使用4F几何形状中的脉冲晶片。可以通过CCD摄像机容易地控制所产生的波长，该CCD摄像机监测来自样品的两个光束的反射。该技术允许泵和探针脉冲的精确和各自的光谱定位，同时实时监测脉冲覆盖器的结果。

图2:光致发光的GaAs-QW科举制d by using the Andor CCD (iDus 420). The different data sets represent an increasing carrier density in the QW adjusted by decreasing the gate voltage at the sample. (1)

其次，使用光谱仪和CCD的组合来测量从GAAS量子阱（QW）出来的光致发光（PL），所述GAAS量子阱（QW）位于低温恒温器中并用泵浦光束照射，并如图780nm上方调节到780nm图2。

所得PL在800nm至830nm的光谱窗口中出现，可以容易地被CCD覆盖。注意，光谱仪光栅被设定为泵浦光束在CCD阵列上不撞击以避免不需要的饱和度的位置。

Finally, the spectrometer is used to separate the co-propagating pump and probe reflection by making use of their spectral non-degeneracy. This step is crucial to prevent the pump light to enter the detection scheme for the Kerr-rotation of the probe beam which serves as a direct measure for the spin-polarization in the QW.

由此，光谱仪光栅被设定为探针波长，该波长在激发器共振处，通常在803nm至818nm的范围内发现，因此具有790nm的泵浦光不能通过光谱仪。

实验结果

The application of the spectrometer and CCD as discussed above enables a broad variety of measurements related to spin dynamics and their spectral dependence.

这些研究的目标是在QW中调查电子旋转寿命，并最终在空间分辨的横向旋转转运测量。

然而，所有这些测量都依赖于PL的先前检查，这促进了适当的探针波长的决定。在我们的情况下，该控制甚至更关键，因为样品上的栅极电压的变化与QW中的改变的电子浓度一起进行。这种密度又对带过渡的直接影响，同时影响如图2所示的相关旋转性质。2。

Furthermore, a direct remote control of the grating via the customized LabView code provided by Andor gives rise to fast and direct measurements of spin properties in dependence of the spectral probe position.

The main result in terms of spin dynamics is that intermediate carrier densities in the QW come along with a substantial enhancement of the spin lifetime and coherence time.^[1]此外，空间分辨的测量可以直接深入了解电子旋转轨道耦合的微妙细节。特别地，我们在10μm长度刻度上发现了连贯的旋转旋转，其可归因于非中心体对称结构中的旋转轨道耦合。

References

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