《II-VI族半導體量子點電子自旋、原子核自旋的光學調控》是依託華東師範大學，由馮東海擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：II-VI族半導體量子點電子自旋、原子核自旋的光學調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馮東海
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
半導體量子點的自旋態是實現固態量子信息處理的理想候選體系之一。目前自旋研究所用的量子點材料主要是利用 MBE 設備生長的GaAs、InAs等III-V 族材料，其中的自旋調控實驗通常只能在液氦低溫條件下進行。實際器件化的需要希望有個室溫的工作環境。我們的前期研究發現膠體CdS量子點系綜在室溫條件下自旋退相干時間長達3.6 ns。本項目將進一步深入研究以CdS膠體量子點為代表的II-VI族半導體體系的電子自旋、原子核自旋的光學調控，利用時間分辨法拉第旋轉光譜、時間分辨螢光方法來研究室溫下電子自旋的橫向/縱向弛豫動力學及其控制、核自旋的激發與弛豫過程。通過改變雷射光場的時頻域、強度和偏振以及橫/縱向磁場強度來調控不同尺寸、不同組分或表面狀態量子點的電子與原子核自旋態，探索相關的自旋物理及潛在套用。本項目不僅具有重要的基礎研究意義，也在常溫固態量子信息領域有重要的套用背景。
結題摘要
電子自旋有望用於實現量子信息處理。目前已被廣泛研究的MBE生長的III-V 族低維材料其自旋調控實驗通常只能在液氦低溫條件下進行。實際器件化的需要希望有個室溫的工作環境。本項目在室溫條件下深入研究了各種II-VI族膠體量子點電子自旋弛豫動力學、操控及其套用拓展。研究發現，電子空穴電荷空間分離是實現室溫下電子自旋長壽命和強自旋信號的關鍵因素。在自旋定向-探測裝置的基礎上，增加一載流子預泵浦光束，通過改變預泵浦-自旋定向光束之間的延遲時間以及雷射重複頻率和波長、預泵浦光的強度、材料表面狀態，可以達到控制電子空穴電荷分離狀態，進而實現自旋的高效調控。在室溫下，從電子-空穴空間重合到空間分離，電子自旋壽命可從亞皮秒量級延長到納秒量級。調節合適的預泵浦-自旋定向脈衝延遲時間以及雷射強度，可使自旋信號增強一個量級。反過來，我們利用自旋信號的演化實現了由於載流子表面俘獲所導致的電子空穴電荷分離超快動力學的探測。結果表明，CdS膠體量子點存在10 ps和100 ps量級的空穴俘獲過程，量子點核心開始以帶負電荷為主逐漸演化為以帶正電荷為主，室溫下正荷電狀態的壽命長達數百微秒。本項目不僅具有重要的基礎研究意義，也在常溫固態量子信息領域有重要的套用背景。
