Электрический контроль оптической ориентации в AlGaAs/GaAs гетероструктуре / Кен О.С., Жуков Е.А., Коптева Н.Е., Aкимов И.A, Калитухо И.В., Сапега В.Ф., Коренев В.Л., Яковлев Д.Р., Кусраев Ю. Г., Bayer M.

Abstract

Электрическое управление магнитными свойствами электронной системы полупроводника: спиновой поляризацией, времени спиновой релаксации и т.п. – представляет собой задачу, важную как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения, с перспективой интеграции магнетизма и полупроводниковой электроники. В данной работе обнаружено влияние внешнего латерального электрического поля на время спиновой памяти электронов в AlGaAs/GaAs гетероструктуре. Исследована т.н. H-полоса [1, 2] фотолюминесценции (ФЛ) AlGaAs/100нм GaAs/AlGaAs двойной гетероструктуры, которая обусловлена рекомбинацией электронов в слое GaAs c дырками, локализованными вблизи гетероинтерфейса. Были проведены измерения с помощью непрерывной и время-разрешенной поляризационной спектроскопии ФЛ, а также измерения угла Керровского вращения плоскости поляризации света с временным разрешением. Было показано, что в режиме оптической ориентации H-полоса проявляет высокую спиновую поляризацию (~40%) и время спиновой релаксации > 5 нс. С увеличением электрического поля обнаружено сужение кривых магнитной деполяризации ФЛ. Полученные результаты говорят об удлинении времени жизни и времени спиновой релаксации электронов в электрическом поле: при увеличении приложенного напряжения от 0 до 3 В время жизни увеличивается с 4 до 90 нс, а время спиновой релаксации – с 3 до 9 нс. Полученные результаты объясняются разделением носителей заряда в электрическом поле. Увеличение времени спиновой релаксации связано с подавлением релаксации спина электрона на дырке (механизма Бира-АроноваПикуса). В согласии с этим эксперименты по измерению угла Керровского вращения плоскости поляризации света в режиме «накачка-зондирование» выявили рост времени затухания спиновых биений в магнитном поле с увеличением электрического поля. Полученные результаты открывают возможность управления спиновой поляризацией в полупроводниках слабым (~100 В/см) электрическим полем.