半導(dǎo)體中的自旋物理學(xué) 版權(quán)信息
- ISBN:9787030282866
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半導(dǎo)體中的自旋物理學(xué) 目錄
中文版前言前言第1章 半導(dǎo)體和自旋物理的基礎(chǔ)知識(shí)1.1 歷史背景1.2 自旋相互作用1.2.1 泡利原理1.2.2 交換相互作用1.2.3 自旋軌道相互作用1.2.4 與原子核自旋的超精細(xì)相互作用1.2.5 磁相互作用1.3 半導(dǎo)體物理學(xué)基礎(chǔ)1.3.1 晶體中的電子能譜1.3.2 電子和空穴的有效質(zhì)量1.3.3 有效質(zhì)量近似1.3.4 雜質(zhì)的作用1.3.5 激子1.3.6 價(jià)帶的結(jié)構(gòu),輕空穴和重空穴1.3.7 GaAs的能帶結(jié)構(gòu)1.3.8 光生載流子以及熒光1.3.9 光學(xué)躍遷中的角動(dòng)量守恒1.3.10 低維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)1.4 半導(dǎo)體中的自旋物理學(xué):概覽1.4.1 光學(xué)自旋取向與探測(cè)1.4.2 自旋弛豫1.4.3 Hanle效應(yīng)1.4.4 自旋流和電流的相互轉(zhuǎn)化1.4.5 電子與原子核系統(tǒng)之間的相互作用1.5 本書(shū)內(nèi)容概覽參考文獻(xiàn)第2章 量子阱中自由載流子的自旋動(dòng)力學(xué)2.1 導(dǎo)論2.2 自旋動(dòng)力學(xué)的光學(xué)測(cè)量2.3 自由電子的自旋弛豫機(jī)制2.4 體材料半導(dǎo)體中的自旋弛豫2.5 [001]取向量子阱中的電子自旋弛豫2.5.1 對(duì)稱的[001]取向的量子阱2.5.2 [001]取向量子阱中的結(jié)構(gòu)反演不對(duì)稱性2.5.3 量子阱中的自然界面不對(duì)稱性2.5.4 二維電子氣中的振蕩自旋動(dòng)力學(xué)2.6 體材料和量子阱中自由空穴的自旋動(dòng)力學(xué)2.7 量子阱中自旋動(dòng)力學(xué)的設(shè)計(jì)和控制2.8 結(jié)論參考文獻(xiàn)第3章 半導(dǎo)體量子阱中的激子自旋動(dòng)力學(xué)3.1 二維激子的精細(xì)結(jié)構(gòu)3.1.1 短程電子空穴交換相互作用3.1.2 電子空穴的長(zhǎng)程交換相互作用3.2 量子阱中激子自旋的光學(xué)取向3.3 量子阱中的激子自旋動(dòng)力學(xué)3.3.1 量子阱中的激子形成3.3.2 激子中空穴的自旋弛豫3.3.3 激子中電子的自旋弛豫3.3.4 激子自旋弛豫機(jī)制3.4 量子阱中的激子交換能和g因子3.4.1 用連續(xù)光磁熒光譜來(lái)測(cè)量激子的交換能和g因子3.4.2 激子的自旋拍3.5 II類量子阱中的激子自旋動(dòng)力學(xué)3.6 高密度激子系統(tǒng)中的自旋動(dòng)力學(xué)參考文獻(xiàn)第4章 半導(dǎo)體量子點(diǎn)中的激子自旋動(dòng)力學(xué)4.1 導(dǎo)論4.2 量子點(diǎn)中的電子空穴復(fù)合體4.2.1 對(duì)單粒子圖像的庫(kù)侖修正4.2.2 中性激子的精細(xì)結(jié)構(gòu)4.3 無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)中性量子點(diǎn)中的激子自旋動(dòng)力學(xué)4.3.1 共振激發(fā)下的激子自旋動(dòng)力學(xué)4.3.2 激子自旋的量子拍:各向異性的交換相互作用的影響4.4 有外磁場(chǎng)時(shí)中性量子點(diǎn)中的激子自旋動(dòng)力學(xué)4.4.1 單量子點(diǎn)光譜中塞曼效應(yīng)與各向異性相互作用導(dǎo)致的劈裂之間的競(jìng)爭(zhēng)4.4.2 外磁場(chǎng)下激子自旋的量子拍4.5 荷電激子復(fù)合體:無(wú)磁場(chǎng)時(shí)的激子自旋動(dòng)力學(xué)4.5.1 荷電激子的形成:摻雜結(jié)構(gòu)和電荷可調(diào)結(jié)構(gòu)4.5.2 X+和X-激子的精細(xì)結(jié)構(gòu)和偏振4.5.3 帶負(fù)電的激子復(fù)合體xn-的自旋動(dòng)力學(xué)4.5.4 束縛電子的自旋記憶4.6 帶電荷的激子復(fù)合體:外磁場(chǎng)中的自旋動(dòng)力學(xué)4.6.1 縱向磁場(chǎng)中帶正電激子的電子自旋極化4.6.2 垂直磁場(chǎng)中帶正電的激子的電子自旋相干性4.7 結(jié)論參考文獻(xiàn)第5章 時(shí)間自旋分辨動(dòng)力學(xué)和自旋噪聲譜5.1 導(dǎo)論5.2 時(shí)間分辨和偏振分辨的光致熒光譜5.2.1 實(shí)驗(yàn)技術(shù)5.2.2 實(shí)驗(yàn)例證I:(110)量子阱中的自旋弛豫5.2.3 實(shí)驗(yàn)例證II:半導(dǎo)體中耦合的電子和空穴自旋的相干動(dòng)力學(xué)5.2.4 光致熒光和自旋-光電器件5.3 時(shí)間分辨法拉第/克爾旋轉(zhuǎn)5.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置5.3.2 實(shí)驗(yàn)例證:自旋放大5.4 自旋噪聲譜5.5 n-GaAs中的自旋噪聲測(cè)量5.6 結(jié)論參考文獻(xiàn)第6章 載流子的相干自旋動(dòng)力學(xué)6.1 導(dǎo)論6.1.1 自旋相干性和自旋退相位時(shí)間6.1.2 用光學(xué)方法產(chǎn)生自旋相干的載流子6.1.3 實(shí)驗(yàn)技術(shù)6.2 量子阱中的自旋相干性6.2.1 電子自旋相干性6.2.2 空穴自旋相干性6.3 帶有單個(gè)電荷的量子點(diǎn)中的自旋相干性6.3.1 用法拉第旋轉(zhuǎn)來(lái)探測(cè)激子和電子的自旋拍頻6.3.2 電子自旋相干性的產(chǎn)生6.3.3 量子點(diǎn)系綜中自旋相干性的模式鎖定6.3.4 原子核誘導(dǎo)的自旋相干性的頻率匯集6.4 結(jié)論參考文獻(xiàn)第7章 硅中受限電子的自旋性質(zhì)7.1 導(dǎo)論7.2 硅量子阱中的自旋軌道效應(yīng)7.3 Si/SiGe量子阱中導(dǎo)帶電子的白旋弛豫7.3.1 導(dǎo)帶電子的自旋弛豫機(jī)制7.3.2 Si/SiGe中二維電子氣的線寬和縱向弛豫時(shí)間7.3.3 退相位和縱向自旋弛豫7.3.4 與實(shí)驗(yàn)的比較7.4 電流誘導(dǎo)的自旋一軌道場(chǎng)7.5 交流電流引起的電子自旋共振7.5.1 電偶極矩的自旋激發(fā)和磁偶極矩的自旋激發(fā)7.5.2 二維Si/SiGe結(jié)構(gòu)中的電子自旋共振信號(hào)的強(qiáng)度——實(shí)驗(yàn)結(jié)果7.5.3 電子自旋共振的電流誘導(dǎo)激發(fā)和探測(cè)的模型7.5.4 功率吸收和線型7.6 平面束縛下的自旋弛豫7.6.1 淺施主雜質(zhì)7.6.2 從二維電子氣到量子點(diǎn)7.6.3 硅量子點(diǎn)中的自旋弛豫和退相位7.7 結(jié)論參考文獻(xiàn)第8章 自旋霍爾效應(yīng)8.1 背景:分子氣體中的磁輸運(yùn)8.2 唯象理論:具有反演對(duì)稱性的情形8.2.1 基本知識(shí)8.2.2 自旋流和電流的耦合8.2.3 唯象方程……第9章 自旋光電流效應(yīng)第10章 自旋注入第11章 動(dòng)態(tài)原子核極化與原子核場(chǎng)第12章 量子霍爾效應(yīng)區(qū)內(nèi)的原子核自旋與電子自旋的相互作用第13章 稀磁性半導(dǎo)體的基本物理學(xué)和光學(xué)性質(zhì)譯后記《半導(dǎo)體科學(xué)與技術(shù)叢書(shū)》已出版書(shū)目
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半導(dǎo)體中的自旋物理學(xué) 節(jié)選
《半導(dǎo)體中的自旋物理學(xué)》介紹了半導(dǎo)體自旋物理學(xué)當(dāng)前研究全貌,共13章,每章都是由從事該方向研究多年、長(zhǎng)期處于研究前沿的專家撰寫(xiě)。在概述了半導(dǎo)體物理學(xué)和自旋物理學(xué)的基本知識(shí)之后,《半導(dǎo)體中的自旋物理學(xué)》重點(diǎn)介紹了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和重要成果,在實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)測(cè)量方面的描述更為詳盡!栋雽(dǎo)體中的自旋物理學(xué)》可供對(duì)半導(dǎo)體自旋物理學(xué)感興趣的研究生和初次涉足這一領(lǐng)域的研究人員使用,對(duì)該領(lǐng)域的一線研究人員也極具參考價(jià)值。
半導(dǎo)體中的自旋物理學(xué) 相關(guān)資料
插圖:利用時(shí)間分辨技術(shù),在脈沖激發(fā)下測(cè)量瞬態(tài)熒光的強(qiáng)度和偏振度,就可以直接給出光生載流子的自旋演化過(guò)程。時(shí)間分辨的泵浦探測(cè)方法是,先用脈沖光進(jìn)行激發(fā),然后用一束微弱的、時(shí)間延遲的探測(cè)脈沖來(lái)測(cè)量泵浦光誘導(dǎo)產(chǎn)生的透射率的變化(這就是時(shí)間分辨法拉第效應(yīng))或者反射率的變化(克爾效應(yīng))。這些測(cè)量在下述意義上是非直接性的:信號(hào)取決于光學(xué)常數(shù)所受到的一些非線性調(diào)制。幸運(yùn)的是,在量子阱中的所有非線性機(jī)制里,最重要的是“相空間填充”:由于泡利原理,導(dǎo)帶或者價(jià)帶中光生載流子占據(jù)的狀態(tài)將不再能夠?qū)鈱W(xué)躍遷起作用,所以,這個(gè)技術(shù)就對(duì)光生的載流子非常敏感。在一些實(shí)驗(yàn)中,進(jìn)行兩次獨(dú)立的測(cè)量,一次使用與泵浦光圓偏振性一致的探測(cè)光,另一次使用具有相反偏振特性的探測(cè)光。一種更靈敏的技術(shù)使用線偏振的探測(cè)光,此時(shí),偏振面的旋轉(zhuǎn)就給出了泵浦誘導(dǎo)出來(lái)的載流子的差別。解釋這些實(shí)驗(yàn)所得到的信號(hào)是非常微妙的,在文獻(xiàn)中通常是一帶而過(guò)。帶間激發(fā)可以產(chǎn)生激子或者是自由運(yùn)動(dòng)的電子和空穴,它們的貢獻(xiàn)依賴于許多因素,如溫度、激發(fā)能量以及樣品性質(zhì)(本征的、n型的或者p型的)等。在2.5.1節(jié)中,我們討論本征量子阱中激子和自由載流子之間的相互影響。圖2.1給出一個(gè)例子來(lái)揭示這種微妙性:此時(shí)研究的是一個(gè)簡(jiǎn)并的n型量子阱。圖中給出了吸收譜(PLE)和發(fā)射譜(PL),插圖給出了能帶結(jié)構(gòu)示意圖,箭頭標(biāo)出了熒光峰的位置,以及PLE譜開(kāi)始的位置,二者之間的差異(斯托克斯位移)取決于費(fèi)米海的深度Ef。利用低強(qiáng)度的、在PLE起始處的(如圖2.1中箭頭)、圓偏振光激發(fā)的泵浦一探測(cè)測(cè)量,可以給出光生電子和空穴的相空間填充效應(yīng)。費(fèi)米能級(jí)附近的電子的自旋演化將占據(jù)主導(dǎo)地位,因?yàn)榭昭▽⒑芸斓責(zé)岢谠サ讲祭餃Y區(qū)中心,位于填充了的電子費(fèi)米海的“大傘”之下,騰空了起初被占據(jù)的價(jià)帶態(tài)。時(shí)間分辨或者連續(xù)光熒光譜測(cè)量,涉及PLE起始處(及以上)的極化激發(fā)并探測(cè)了熒光譜最大值附近的熒光。
半導(dǎo)體中的自旋物理學(xué) 作者簡(jiǎn)介
譯者:姬揚(yáng) 編者:(美國(guó))M.I.迪阿科諾夫(Dyakonov.M .I .)