《InGaAs及HgCdTe二維系統中的自旋－軌道耦合效應》是依託天津大學，由高礦紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：InGaAs及HgCdTe二維系統中的自旋－軌道耦合效應
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高礦紅
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用電子的自旋特性來構造傳統的電子學器件是半導體領域裡的一個研究熱點。在半導體器件中利用電場來調控電子的自旋被認為是一種有效的手段，而電場調控自旋的機理之一就是利用自旋－軌道耦合效應。我們已發現在InGaAs/InAlAs量子阱材料和HgCdTe-基場效應管中存在較強的自旋－軌道耦合作用。本項目擬在此基礎上，通過輸運測試，研究InGaAs/InAlAs量子阱材料中的自旋－軌道耦合作用對載流子濃度和子帶間散射的依賴關係，從實驗上檢驗非線性Rashba模型並探索子帶間散射引起自旋－軌道耦合作用的機理；同時，由於HgCdTe材料的禁頻寬度可以通過控制Cd成分在很大範圍內進行連續調製，本項目擬製備具有不同禁頻寬度的HgCdTe-基場效應管，通過磁輸運測試，研究禁頻寬度對自旋－軌道耦合作用的影響，探索自旋調控規律，為實現半導體自旋器件提供理論支持。
結題摘要
研究了InGaAs/InP和InGaAs/InAlAs量子阱樣品的低溫磁輸運性質。對於前者，在其縱向磁電阻曲線中觀察到由自旋-軌道耦合作用引起的拍頻振盪。通過研究不同傾斜磁場下的拍頻振盪曲線，較為準確地獲得了樣品的有效g因子。對於InGaAs/InAlAs量子阱樣品，發現其縱向電阻率在零磁場附近呈現出反弱局域效應。由反弱局域理論擬合得到的自旋分裂能對費米波矢表現出非線性依賴關係，與傳統的線性Rashba模型矛盾，由拍頻振盪獲得的零場自旋分裂能也表現出同樣的行為。該行為不能用子帶間散射來解釋，非線性Rashba模型可以很好地解釋這種異常行為。同時，研究了HgCdTe反型層的磁輸運性質，發現其中存在較強的自旋-軌道耦合作用。電子的退相干率對溫度呈現線性依賴關係，表明電子的退相干規律符合Nyquist機制。利用微波輻照樣品，發現退相干時間隨著微波功率的增大而增加。我們用微波輔助的電子跳躍機制定性地解釋了該現象。三年來，共在SCI 檢索的學術期刊上發表學術論文9 篇。
