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Type: TESE
Title: Relaxação de spin de portadores de carga em poços quânticos de GaAs/AlGaAs
Author: Urdanivia Espinoza, Jorge Luis
Advisor: Iikawa, Fernando, 1960-
Abstract: Resumo: Neste trabalho, fizemos o estudo sistemático sobre a dinâmica de spin em poços quânticos de GaAs/AlGaAs tipo-n com diferentes concentrações de gás de elétrons utilizando as técnicas de fotoluminescência e a fotoluminescência de excitação com luz circularmente polarizada, nos modos contínuo e resolvido no tempo. Dois pontos importantes foram estudados: i) relaxação de spin de excitons e de buracos e ii) o efeito de desdobramento de energia. Os resultados experimentais mostram que o grau de polarização e o tempo de relaxação de spin aumenta em função do aumento da densidade de gás de elétrons intrínsecos na amostra. Esses resultados sugerem que em amostras com baixa concentração de elétrons a emissão ainda é dominada por excitons e que esse efeito é gradualmente blindado pelo gás de elétrons, diminuindo a taxa de relaxação de spin. Ao mesmo tempo, a polarização de spin do buraco começa a competir para amostras com maiores densidades de elétrons, onde a taxade relaxação é menor. No regime de alta intensidade de excitação e em condição de ressonância é observado uma separação em energia entre os picos de emissião das duas configurações de polarização circular da luz. Esta separação se observa na amostra não dopada e em amostras de baixa densidade intrínseca de elétron. A separação em energia aumenta com o aumento da intensidade de excitação, porém diminui quando a diferença na intensidade integrada entre as duas configurações de polarização da luz é reduzida. Este desdobramento de spin é explicado pelo modelo simples baseado na variação daenergia de ligação do exciton devido ao efeito de preenchimento de espaço de fase. Este efeito é diferente para cada componente do exciton opticamente ativo devido à diferença na população dos dois excitons. Com isso, suas energias de ligação serão diferentes resultando em posições diferentes do pico de fotoluminescência entre os excitons com spin ? +1 > e ? -1 > . O modelo prevê também a redução da separação de energia com o aumento da densidade de elétrons intrínsecos o qual está de acordo com os resultados experimentais

Abstract: In this work, we studied the spin dynamics in n-type GaAs/AlGaAs quantum wells with different electron gas concentration using photoluminescence and photoluminescence excitation techniques with circularly polarized light in continous wave and time resolved regimes. Two important topics were investigated: i) exciton and hole spin relaxation and ii) the spin-splitting effect. In the first part, we observed that the polarization degree and spin relaxation time increase when the intrinsic electron concentration in the sample increases. The experimental results suggest that the optical emissions are dominated by excitons in slightly doped samples and this effect is quenched when the electron gas density increases decreasing the spin relaxation rate. On the other hand, in highly doped samples the polarization of the spin is dominated by the photocreated holes which show a weaker relaxation rate. In the second part, in resonant condition and under high excitation intensity, we observed a energy splitting between emission lines of two component of circularly polarized light. This splitting is observed in undoped sample and those slightly doped ones. The splitting increases when the excitation intensity increases, but it decreases when the diference of integrated intensity of two configuration of the polarization of light is reduced. This energy splitting is explained by a simple model based in the variation of exciton binding energy due to the phase space filling effect, which is different for each exciton due to the unbalance populations between them. The binding energy is different for each exciton resulting in a different peak position for corresponding emission lines. The model predicts the reduction of the spin-splitting with the increase of intrinsic electron density, whichis in agreement with the experimental results
Subject: Polarização (Luz)
Relaxação (Física nuclear)
Spin nuclear
Poços quânticos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 1999
Appears in Collections:IFGW - Dissertação e Tese

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