CdS晶体电子自旋相干动力学

郭家兴,吴 真,梁 盼,姜美珍,胡蓉蓉,3,张圆圆,冯东海

（1. 华东师范大学 精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200241; 2. 上海电机学院 文理学院,上海 201306; 3. 上海应用技术大学 理学院, 上海 200235）

0 引 言

利用半导体中的电子自旋特性来实现自旋电子器件已成为半导体行业中的研究热点[1-2]. 电子自旋向上和自旋向下两个态的相干叠加构成一个量子比特, 而量子比特又是量子信息处理的基本物理单元[3]. 伴随着当今量子计算机的蓬勃发展, 半导体中的自旋相干特性又再一次映入眼帘, 寻找合适的量子信息处理载体成为重中之重.

对于块体半导体材料, 现已有各种关于电子自旋相干动力学的研究成果. 例如, III-V族n-GaAs块体材料[4]和本征GaAs块体材料[5-8]的电子自旋动力学随温度(T)、光激发电子密度、激发光能量的依赖性得到了广泛研究; 在III-V族GaN体系中, 发现磁场和温度可以有效地影响n-GaN外延层薄膜中的电子自旋相干动力学[9];T= 293 ～ 500 K的较高温度下, n-GaN的自旋相干动力学的研究[10]等等. 此外, 在II-VI族化合物半导体中, 具有较小自旋轨道耦合能的直接带隙半导体ZnO得到了广泛的关注, 电子密度、磁场、温度、热处理对其电子自旋相干性的影响都获得了深入研究[11-12]. 含镉硫属化合物CdTe同样也有较多的研究. 例如, Sprinzl等[13]研究了电子浓度和温度对n-CdTe电子自旋相干动力学的影响,T= 7 K时, 在最佳掺杂浓度样品中发现2.5 ns的自旋退相位时间; Ma等[14]研究了CdTe自旋动力学中的激发光子能与载流子密度对自旋弛豫时间的……