【摘要】：自旋光電流是由圓偏振光或者線偏振光激發(fā)產(chǎn)生的自旋極化的光電流,它包含圓偏振光致電流和光致逆自旋霍爾電流兩種光電流。圓偏振光致電流是研究材料自旋軌道耦合的有效手段,而光致逆自旋霍爾電流是研究材料自旋霍爾效應(yīng)的有力工具。本文研究了半導(dǎo)體二維電子氣在帶間激發(fā)和子帶間激發(fā)下產(chǎn)生的圓偏振光致電流,以及三維拓撲絕緣體中的光致逆自旋霍爾電流。主要研究結(jié)果如下:1.研究了 GaAs/AIGaAs二維電子氣在帶間激發(fā)和子帶間激發(fā)下的產(chǎn)生的圓偏振光致電流隨溫度的變化。實驗表明,在子帶間激發(fā)下,分別由Rashba和Dresselhaus自旋軌道耦合引起的圓偏振光致電流隨溫度的增加而增大,而帶間激發(fā)引起的圓偏振光致電流略微減小。我們通過三角阱中電子濃度隨激發(fā)波長和溫度的變化解釋了該實驗現(xiàn)象,即子帶間激發(fā)引起電子濃度隨溫度上升而減小,而帶間激發(fā)引起電子濃度隨溫度上升而增大,由此導(dǎo)致二者隨溫度變化趨勢的不同。2.研究了三維拓撲絕緣體硒化鉍的逆自旋霍爾效應(yīng)電流,同時我們建立了一個模型,將表面拓撲態(tài)的逆自旋霍爾效應(yīng)電流分離了出來。研究表明,所測得的逆自旋霍爾效應(yīng)電流來源于表面態(tài)和二維電子氣,且二者的逆自旋霍爾效應(yīng)電流有著相反的符號。我們進一步測量了光功率由100 mW變化至300 mW及溫度由77 K變化至300 K時的光致逆自旋霍爾效應(yīng)電流,實驗結(jié)果與模型計算結(jié)果完全吻合,進一步表明我們所建模型的正確性。此外,二維電子氣的逆自旋霍爾電流隨溫度的變化規(guī)律表明其主要來源于非本征機制。3.研究了三維拓撲絕緣體硒化鉍中由線偏振光激發(fā)產(chǎn)生的逆自旋霍爾效應(yīng)電流及反常線偏振光致電流。我們提出了一種將硒化鉍中線偏振光致電流、反常線偏振光致電流、逆自旋霍爾效應(yīng)電流進行分離的方法,并研究了這些電流信號隨溫度的變化規(guī)律。同時,我們建立了一個物理模型來解釋以及模擬硒化鉍中由線偏振光引起的逆自旋霍爾效應(yīng)電流。此外,通過測量反常線偏振光致電流隨溫度的變化,我們獲得了光致動量各向異性隨溫度的變化關(guān)系。
【圖文】：

１．２邋ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ邋二維電子氣逡逑ＧａＡｓ晶體是閃梓礦結(jié)構(gòu)。閃辭礦結(jié)構(gòu)的晶胞是由兩類原子各自組成的面心逡逑立方晶格沿空間對角線方向位移四分之一體對角線長度構(gòu)成的，如圖１所示。逡逑ＧａＡｓ是直接帶隙半導(dǎo)體，電子遷移率較高，有利于制備性能良好的太陽能電池逡逑等器件。逡逑ＧａＡｓ與ＡｌｘＧａｉ＿ｘＡｓ合金材料構(gòu)成異質(zhì)結(jié)構(gòu)。ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ界面具有Ｃ２ｖ對逡逑稱性，理想的ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ對稱量子阱具有Ｄ２ｄ對稱性。ＡｌＡｓ的晶格常數(shù)為逡逑０．５６６２邋ｎｍ，，ＧａＡｓ的晶格常數(shù)為０．５６５３邋ｎｍ，ＡｌＧａＡｓ的晶格常數(shù)介于二者。因逡逑１逡逑

左旋圓偏振光和右旋圓偏振光激發(fā)的自旋電子自旋極化方向相反，因逡逑此圓偏振光激發(fā)自旋電子后４空間中的電子分布不平衡，引起實空間中的電流，逡逑如圖２－１所示。逡逑（ａ）邐（ｂ）邐ｖ邐／逡逑ｅ１邋＼＼邋ＩｘＪＩ邋ｅ１邐0２邋＼邋＼邋ｊ邋：邋ｅ２逡逑（＊１／２）邋＼＼邋－Ｔ？邋（－１／２）邐（＋１／２）邋＼邋Ｗ邋Ｊ逡逑ｉｔ逡逑ｋｘ邋0邋ｋｘ邋ｋｘ邐ｏｋｘ邋ｋｘ逡逑圖２－１邐（ａ）圓偏振光引起的帶間激發(fā)（ｂ）圓偏振光引起的子帶間激發(fā)逡逑從宏觀現(xiàn)象學(xué)上講，ＣＰＧＥ可以表示為：逡逑ｊｊＬ＝Ｔｊ％ＫＥ＞ｉＥ＼邐（２－５）逡逑Ｍ逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN383.2

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本文編號：2702271