CN101581672B - 测量电致自旋荧光的显微测量系统 - Google Patents

测量电致自旋荧光的显微测量系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101581672B
CN101581672B CN2008101067060A CN200810106706A CN101581672B CN 101581672 B CN101581672 B CN 101581672B CN 2008101067060 A CN2008101067060 A CN 2008101067060A CN 200810106706 A CN200810106706 A CN 200810106706A CN 101581672 B CN101581672 B CN 101581672B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wave plate
broadband
magnet system
fluorescence
spin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008101067060A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101581672A (zh
Inventor
肖文波
郑厚植
徐萍
鲁军
刘剑
李桂荣
谭平恒
赵建华
章昊
朱汇
甘华东
李蕴慧
朱科
吴昊
张泉
袁思芃
罗晶
申超
李科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Semiconductors of CAS
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Semiconductors of CAS filed Critical Institute of Semiconductors of CAS
Priority to CN2008101067060A priority Critical patent/CN101581672B/zh
Publication of CN101581672A publication Critical patent/CN101581672A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101581672B publication Critical patent/CN101581672B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明一种测量电致自旋荧光的显微测量系统，其特征在于，包括：一显微拉曼光谱仪、一宽波段线偏振片和一宽波段四分之一波片，所述的显微拉曼光谱仪、宽波段线偏振片和宽波段四分之一波片相距一预定距离，且位于同一光路上；一磁体系统；一数字电压源表，该数字电压源表与磁体系统并联；一超长工作距离显微物镜，该超长工作距离显微物镜位于宽波段四分之一波片和磁体系统之间，且在同一光路上。

Description

测量电致自旋荧光的显微测量系统
技术领域
本发明属于半导体光学性质测试技术和磁性材料磁学性质测试技术领域，特别涉铁磁性金属向半导体注入自旋效率的测量技术；提供一种测量电致自旋荧光的显微测量系统。
背景技术
现代信息技术利用电子的电荷自由度来进行信息处理，而用磁性材料的自旋自由度来存储信息。自旋电子学这个新兴的领域同时利用电子的这两个自由度来产生新的功能，这可能引起未来的信息技术的革新。但是，到目前为止室温下半导体中自旋极化率仍然很低，所以自旋注入效率是目前自旋电子学一个研究热点。通常研究自旋注入效率的方法是测量自旋发光二极管的圆偏振光极化率为一种手段。
为此，我们发明一种利用显微拉曼光谱仪MRS，结合宽波段线偏振片LPR以及宽波段四分之一波片QWP搭建了一套测量电致发光光谱的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量电致自旋荧光的显微测量系统，利用这套系统，可以对研究铁磁材料向半导体注入自旋效率。
本发明一种测量电致自旋荧光的显微测量系统，其特征在于，包括：
一显微拉曼光谱仪、一宽波段线偏振片和一宽波段四分之一波片，所述的显微拉曼光谱仪、宽波段线偏振片和宽波段四分之一波片相距一预定距离，且位于同一光路上；
一磁体系统；
一数字电压源表，该数字电压源表与磁体系统并联；
一超长工作距离显微物镜，该超长工作距离显微物镜位于宽波段四分之一波片和磁体系统之间，且在同一光路上。
其中利用显微拉曼光谱仪发出的激光，调整宽波段线偏振片和宽波段四分之一波片光轴之间成45度夹角，使得圆偏振光通过宽波段四分之一波片后的线偏振光可以用宽波段线偏振片检偏。
其中所述的数字电压源表给样品加偏压，测量电致发光的同时，并同步监视施加于样品上的电压和电流。
其中磁体系统是对样品施加磁场，以得到偏振态的荧光响应。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明如后，其中：
图1是一套测量电致自旋荧光的显微测量系统结构简图。
图2是利用测试系统所测试的Fe/GaAs量子阱样品在77k下，无磁场下电致发光谱，电压-2.3伏，电流-0.0581毫安。
图3是利用测试系统所测试的Fe/GaAs量子阱样品在77k下，1300gauss磁场下电致发光谱，电压-2.3伏，电流-0.0581毫安。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明一种测量电致自旋荧光的显微测量系统，其特征在于，包括：
一显微拉曼光谱仪10、一宽波段线偏振片20和一宽波段四分之一波片30，所述的显微拉曼光谱仪10、宽波段线偏振片20和宽波段四分之一波片30相距一预定距离，且位于同一光路上；
其中利用显微拉曼光谱仪10发出的激光，调整宽波段线偏振片20和宽波段四分之一波片30光轴之间成45度夹角，使得圆偏振光通过宽波段四分之一波片30后的线偏振光可以用宽波段线偏振片20检偏，利用显微拉曼光谱仪10发出的激光，调整宽波段线偏振片20和宽波段四分之一波片30光轴之间成45度夹角；那么，线偏振光将变成圆偏振光；
一磁体系统50，所述的磁体系统50是对样品施加磁场，以得到偏振态的荧光响应；
一数字电压源表60，该数字电压源表60与磁体系统50并联；所述的数字电压源表60给样品加偏压，测量电致发光的同时，并同步监视施加于样品上的电压和电流；
一超长工作距离显微物镜40，该超长工作距离显微物镜40位于宽波段四分之一波片30和磁体系统50之间，且在同一光路上。
根据光路可逆的原理，那么左右圆偏振光经过四分之一波片后，会变成正交的线偏振光；通过转动线偏振片的角度，就可以检偏。这就是圆偏振光通过宽波段四分之一波片30后的线偏振光可以用宽波段线偏振片20检偏的原理。磁体系统50是对样品施加垂直于样品表面的磁场，那么样品中铁磁材料部分的磁化强度方向将沿外磁场的方向，也即铁磁材料部分的电子自旋方向沿外磁场方向。然后利用数字电压源表60给样品加偏压，那么可以使得铁磁层中极化电子注入量子阱中，复合空穴发出部分圆偏振态的荧光。荧光通过同一光路上的显微物镜40后变成平行光，进入显微拉曼光谱仪10就可以测量到此荧光的偏振态响应强度。数字电压源表60可以同步监视施加于样品上的电压和电流大小。这套测量系统最大的优势在于可以简便的测量偏振荧光的强度，从而得到注入自旋极化率。它的最大精度是由现有成熟技术拉曼光谱仪的精度决定。
实施例
作为一个实例，我们利用该系统测量了结构为Fe/GaAs量子阱的光谱性质。测试结果如图2和图3；图2是利用测试系统所测试的Fe/GaAs量子阱样品在无磁场下电致发光谱；从图中我们可以看到，电致量子阱的发光峰值的强度在零磁场的情况下，左右旋偏振光强相同，如图中箭头所指；这是因为Fe的初始磁化强度方向在平行于表面，所以发出左右旋圆偏振光的电致荧光强度应该相等，这也证明了我们搭建系统的正确性；图3是利用测试系统所测试的Fe/GaAs量子阱样品在垂直于表面方向磁场下电致发光谱，此时外磁场使得Fe的磁化强度方向转到垂直于表面。从图中我们可以看到，电致量子阱的发光峰值的强度在磁场下左右旋偏振光强明显不同，如图中箭头所指；这也与我们加外磁场后Fe的磁化强度方向变化的过程相符合。根据圆偏振光极化率的公式，我们可以得到极化率大约为8.1％。
以上实例说明我们设计的这套系统具有一非常显著的特点，就是利用该系统可以明显的测量到自旋注入的效率；该系统可变的变量有磁场强度。该系统将会在目前电子自旋注入的研究当中得到一定的推广。
本发明主要在于用显微拉曼光谱仪10发出的激光，调整宽波段线偏振片20和宽波段四分之一波片30光轴之间成45度夹角；通过磁体系统50控制铁磁材料磁化强度方向，利用数字电压源表60把铁磁材料中极化电子注入半导体量子阱；利用显微拉曼谱仪10扫描功能测量器件发出的左或右旋偏振光的强度；根据左右旋偏振光强度的比例，得出自旋注入效率。
本发明在观察样品的时候，利用了显微拉曼光谱仪10的显微功能；在提高荧光收集效率的时候，利用了显微拉曼光谱仪10的共焦光路，且配有工作在近红外波段超常工作距离的显微物镜40。
本发明可应用于偏振光光致发光光谱的测试中。

Claims (3)

1.一种测量电致自旋荧光的显微测量系统，其特征在于，包括：
一显微拉曼光谱仪、一宽波段线偏振片和一宽波段四分之一波片，所述的显微拉曼光谱仪、宽波段线偏振片和宽波段四分之一波片相距一预定距离，且位于同一光路上；
一磁体系统；
一数字电压源表，该数字电压源表与磁体系统并联；
一超长工作距离显微物镜，该超长工作距离显微物镜位于宽波段四分之一波片和磁体系统之间，且在同一光路上；
宽波段线偏振片和宽波段四分之一波片光轴之间成45度夹角，使得圆偏振光通过宽波段四分之一波片后的线偏振光可以用宽波段线偏振片检偏。
2.根据权利要求1所述的测量电致自旋荧光的显微测量系统，其特征在于，其中所述的数字电压源表给样品加偏压，测量电致发光的同时，并同步监视施加于样品上的电压和电流。
3.根据权利要求1所述的测量电致自旋荧光的显微测量系统，其特征在于，其中磁体系统是对样品施加磁场，以得到偏振态的荧光响应。
CN2008101067060A 2008-05-14 2008-05-14 测量电致自旋荧光的显微测量系统 Expired - Fee Related CN101581672B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101067060A CN101581672B (zh) 2008-05-14 2008-05-14 测量电致自旋荧光的显微测量系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101067060A CN101581672B (zh) 2008-05-14 2008-05-14 测量电致自旋荧光的显微测量系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101581672A CN101581672A (zh) 2009-11-18
CN101581672B true CN101581672B (zh) 2010-11-03

Family

ID=41363915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101067060A Expired - Fee Related CN101581672B (zh) 2008-05-14 2008-05-14 测量电致自旋荧光的显微测量系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101581672B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102095689B (zh) * 2010-12-20 2012-08-15 中国科学院半导体研究所 一种偏振分辨的差分反射谱测量系统
CN102175656A (zh) * 2010-12-30 2011-09-07 深圳大学 一种荧光显微成像方法及成像系统
CN104678330A (zh) * 2013-11-26 2015-06-03 核工业西南物理研究院 应用于托卡马克装置的高精度磁场倾斜角测量系统
CN110118725B (zh) * 2018-02-07 2021-08-31 清华大学 光电流扫描系统
CN108982374B (zh) * 2018-06-27 2020-05-05 北京大学 一种测量一维材料复极化率的装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4699512A (en) * 1984-07-13 1987-10-13 Hitachi, Ltd. Device for measuring fluorescence polarization
CN2927042Y (zh) * 2006-06-08 2007-07-25 湖北众友科技实业股份有限公司 电光调制实验仪

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4699512A (en) * 1984-07-13 1987-10-13 Hitachi, Ltd. Device for measuring fluorescence polarization
CN2927042Y (zh) * 2006-06-08 2007-07-25 湖北众友科技实业股份有限公司 电光调制实验仪

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘林生 等.半导体自旋电子学的研究与应用进展.电子器件.2007,30(3),1125-1128.
刘林生等.半导体自旋电子学的研究与应用进展.电子器件.2007,30(3),1125-1128. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101581672A (zh) 2009-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101581672B (zh) 测量电致自旋荧光的显微测量系统
Cetin et al. Crossover from coherent to incoherent scattering in spin-orbit dominated Sr 2 IrO 4
Hesari et al. Efficient electrochemiluminescence of a boron-dipyrromethene (BODIPY) dye
Chen et al. Lanthanide doped nanoparticles as remote sensors for magnetic fields
CN101943664B (zh) 强磁场环境和液氮温度下的自旋相关输运测量系统
CN103234449B (zh) 减小提离波动影响的导体膜厚度测量方法及装置
Vinh et al. Microscopic structure of Er-related optically active centers in crystalline silicon
Kalneus et al. A low-field magnetically affected reaction yield (MARY) spectrometer with spectral fluorescence resolution
Quan et al. A transportable neutron spin filter
Edinach et al. Electronic structure of non-Kramers Tb 3+ centers in garnet crystals and evidence of their energy and spin transfer to Ce 3+ emitters
CN102253323A (zh) 测量电子自旋相关输运的变温显微测量系统
CN102680408B (zh) 磁圆二向色性光电导谱测量系统
Magaletti et al. A quantum radio frequency signal analyzer based on nitrogen vacancy centers in diamond
CN109541672B (zh) 一种电子自旋瞬态信息的探测方法及装置
Schüller et al. Oscillator strengths of dark charged excitons at low electron filling factors
CN205808932U (zh) 用于测量深低温强磁场下样品光致发光的系统
Zhang et al. Diamond nitrogen-vacancy center magnetometry: Advances and challenges
Yang et al. Special optical performance from single upconverting micro/nanoparticles
Lou et al. Midgap states in antiferromagnetic Heisenberg chains with a staggered field
RU2395448C1 (ru) Способ определения размеров наночастиц и устройство для измерения спектра электронного парамагнитного резонанса
Chen et al. Studying of photoluminescence property of carbazole unit based push-pull oligomers
GB201115106D0 (en) Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy method and apparatus therefor
Cao et al. X-Ray Photoemission Electron Microscope Determination of Origins of Room Temperature Ferromagnetism and Photoluminescence in High Co-CONTENT Co x Zn 1-x O Films
Crankshaw et al. Electron spin polarization induced by linearly polarized light in a (110) GaAs quantum-well waveguide
Uchida et al. Molecular Technology for Chirality Control: From Structure to Circular Polarization

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101103

Termination date: 20110514