Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm
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HL: Halbleiterphysik
HL 27: Ultrakurzzeitph
änomene II
HL 27.4: Vortrag
Mittwoch, 13. März 2002, 15:15–15:30, H14
Untersuchung der Spinlebensdauern in n-GaAs für freie Bandelektronen und Donatorzustände — •Marcus Heidkamp, Abderrahmane Oulmqadem, Bernd Beschoten und Gernot Güntherodt — II. Physikalisches Institut, RWTH Aachen, 52056 Aachen
Die in GaAs gefundenen Spinlebensdauern von über 100 ns bei T=5K und Spinkohärenzlängen von über 100 µm [1] bieten einen vielversprechenden Ansatz zur Realisierung von Spintronik-Bauelementen. Die grundlegenden physikalischen Prozesse, die für die langen Spinlebensdauern verantwortlich sind, blieben aber bis heute weitgehend ungeklärt. Mit Hilfe zeitaufgelöster magneto-optischer Kerr-Spektroskopie untersuchten wir Spinlebensdauern in Si-dotiertem GaAs für Donatorkonzentrationen von 4×1016 cm−3 bis 1×1018cm−3. Durch Variation der Photonenenergie können gezielt sowohl freie Bandelektronen bei hohen Energien, als auch Donatorenspins bei niedrigen Energien optisch angeregt werden. Eine Unterscheidung dieser beiden Beiträge ist aufgrund der Spinlebensdauer, des elektronischen g-Faktors und der Dotierung über einen Temperaturbereich von 5 bis 300K möglich. Die starke Magnetfeldabhängigkeit B−α der Spinlebensdauern, die bei tiefen Temperaturen und für Dotierungen nahe des Metall-Isolator-Übergangs auftritt, kann eindeutig den Donatorspinzuständen zugeordnet werden. Damit können Spindephasierungsmechanismen der freien Bandelektronen von denen der Elektronen in Donatorzuständen separiert werden. Gefördert durch das BMBF FKZ 01BM160. [1] J.M. Kikkawa and D.D. Awschalom, Phys. Rev. Lett. 80 (19), 4313 (1998), Nature 397, 139 (1999)