RU2538073C2 - Research method of nonlinear spin resonance in semiconductors and device for its implementation - Google Patents
Research method of nonlinear spin resonance in semiconductors and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2538073C2 RU2538073C2 RU2013118608/28A RU2013118608A RU2538073C2 RU 2538073 C2 RU2538073 C2 RU 2538073C2 RU 2013118608/28 A RU2013118608/28 A RU 2013118608/28A RU 2013118608 A RU2013118608 A RU 2013118608A RU 2538073 C2 RU2538073 C2 RU 2538073C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- radiation
- spin resonance
- frequency
- semiconductor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области опто-, микро- и наноэлектроники и может быть использовано для исследования нелинейного спинового резонанса в объемных, тонкопленочных и двумерных полупроводниковых наноструктурах, для определения параметров энергетических зон полупроводников и частот спектра лазерного излучения.The invention relates to the field of opto-, micro- and nanoelectronics and can be used to study nonlinear spin resonance in bulk, thin-film and two-dimensional semiconductor nanostructures, to determine the parameters of the energy bands of semiconductors and the frequencies of the spectrum of laser radiation.
Известен способ исследования нелинейного спинового резонанса в полупроводниках [1], заключающийся в том, что образец полупроводника охлаждают до гелиевых температур, помещая его в жидкий гелий, воздействуют на него постоянным магнитным полем, вектор индукции которого
Недостатком этого способа и устройства являются невозможность проведения измерений на тонкопленочных и двумерных полупроводниковых наноструктурах из-за сильного рассеяния и поглощения когерентных излучений в случае направления их вдоль активного слоя исследуемого образца полупроводника, а в случае направления магнитного поля
Наиболее близким к предлагаемому способу и устройству для исследования нелинейного спинового резонанса в полупроводниках является взятый за прототип способ и устройство для его осуществления [2], заключающиеся в том, что образец полупроводника охлаждают до гелиевых температур, помещая его в жидкий гелий, воздействуют на него имеющимся постоянным магнитным полем, вектор индукции которого
Недостатки этого способа и устройстваThe disadvantages of this method and device
В устройстве совмещенные когерентные излучения направляют перпендикулярно магнитному полю
Указанный результат достигается тем, что по способу исследования нелинейного спинового резонанса и устройству для его осуществления, заключающимся в том, что образец полупроводника охлаждают до гелиевых температур, воздействуют на него изменяющимся постоянным магнитным полем, индукция которого
; ;
где µВ - магнетон Бора, ħ - постоянная Планка, Вх - величина резонансного магнитного поля, измеряемая при тестировании излучения неизвестной частоты ωх.where μ B is the Bohr magneton, ħ is the Planck constant, and B x is the magnitude of the resonant magnetic field measured when testing radiation of an unknown frequency ω x .
Сравнительный анализ с прототипом показывает, что заявленный способ и устройство для его осуществления позволяют проводить измерения и исследовать нелинейный спиновый резонанс в тонкопленочных и двумерных полупроводниковых наноструктурах, что отличает их от прототипа.A comparative analysis with the prototype shows that the claimed method and device for its implementation allow to measure and study non-linear spin resonance in thin-film and two-dimensional semiconductor nanostructures, which distinguishes them from the prototype.
Заявленный способ и устройство соответствуют критерию «новизна», так как в известных источниках не обнаружен предложенный способ и устройство его осуществления.The claimed method and device meet the criterion of "novelty", since the proposed method and device for its implementation are not found in known sources.
Следовательно, предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями, а последовательность операций при регистрации полезного сигнала, характеризующего нелинейный спиновый резонанс в тонкопленочных и двумерных полупроводниковых наноструктурах, отличается от существующих.Therefore, the proposed technical solution has significant differences, and the sequence of operations when registering a useful signal characterizing nonlinear spin resonance in thin-film and two-dimensional semiconductor nanostructures differs from existing ones.
Данный способ и устройство для его осуществления предлагаются для применения научным лабораториям, предприятиям и организациям, занимающимся исследованиями в области опто-, микро- и наноэлектроники. Сущность изобретения и возможные варианты реализации предложенного способа и устройства поясняются следующим графическим материалом, представленным Фиг. 1.This method and device for its implementation are proposed for use by scientific laboratories, enterprises and organizations involved in research in the field of opto-, micro- and nanoelectronics. The invention and possible implementations of the proposed method and device are illustrated by the following graphic material presented Fig. one.
Устройство (Фиг. 1) содержит призмы 1 для перестройки частоты источников излучения лазеров, полупрозрачные зеркала 2, лазеры 3, стержни 4, фланцы резонатора 5, линзы для фокусировки излучения 6, образец 7, пластину для совмещения лучей лазеров 8, отражающие зеркала для направления излучения лазеров вдоль магнитного поля 9, источник постоянного магнитного поля 10, магнитометр 11, источник питания катушки плавной развертки магнитного поля 12, источник тока электромагнита 13, селективный усилитель с синхронным детектором 14, фотоприемники 15, монохроматор 16, компьютер 17, интерферометр 18, гелиевый криостат 19, модуляционная катушка 20, звуковой генератор 21, удвоитель частоты 22, источник питания магнитометра 23, пластинка в четверть длины волны 24.The device (Fig. 1) contains prisms 1 for tuning the frequency of laser radiation sources, translucent mirrors 2, lasers 3, rods 4, resonator flanges 5, radiation focusing lenses 6, sample 7, a plate for combining laser beams 8, reflecting mirrors for direction laser radiation along a magnetic field 9, a source of a constant magnetic field 10, a magnetometer 11, a power source for a smooth sweep magnetic field 12, a current source of an electromagnet 13, a selective amplifier with a synchronous detector 14, photodetectors 15, a monochromat OP 16, computer 17, interferometer 18, helium cryostat 19, modulation coil 20, sound generator 21, frequency doubler 22, magnetometer power supply 23, quarter wavelength plate 24.
Призмы 1 могут, например, представлять собой трехгранные призмы из фтористого бария, полупрозрачные зеркала 2 могут, например, изготавливаться из пластин на основе фтористого бария, лазеры 3 могут, например, представлять собой лазеры на окиси углерода, либо лазеры на двуокиси углерода, стержни 4 могут, например, представлять собой стержни из инвара, фланцы резонатора 5 могут, например, представлять собой инваровые фланцы, линзы для фокусировки излучения лазеров 6 могут, например, представлять собой серийные линзы для инфракрасного излучения, образец 7 может, например, представлять собой объемный, тонкопленочный, либо двумерный образец узкозонного вырожденного полупроводника, пластина 8 может быть, например, германиевая пластинка, отражающие зеркала 9 могут, например, представлять собой дюралюминиевые глухие зеркала, источник постоянного магнитного поля 10 может, например, представлять собой серийный электромагнит с диаметром полюсных наконечников, например, 200 мм, магнитометр 11 может, например, представлять собой датчик Холла на основе пленки арсенида галлия, источник питания катушки 12 может, например, представлять собой серийный генератор постоянного тока, источник тока электромагнита 13 может быть, например, серийным источником постоянного тока для создания магнитного поля, например, 1,8 Тл, селективный усилитель с синхронным детектором 14 может быть, например, выполнен на основе универсального прибора типа Unipan-232B, фотоприемники 15 могут, например, представлять собой серийные фотоприемники типа ФСГ-22, монохроматор 16 может, например, представлять собой серийный прибор SPM-2, компьютер 17 может быть, например, серийным ЭВМ, интерферометр 18 может быть, например, интерферометр Фабри-Перо, гелиевый криостат 19 может, например, быть марки Janis CCS 400/204N, модуляционная катушка 20 может, например, иметь внутренний диаметр 10 мм и содержит 960 витков провода ПЭЛ 0,2 мм. В качестве звукового генератора 21 может быть использован, например, прибор типа Г3-33. В качестве удвоителя 22 может быть использован, например, серийный умножитель частоты. В качестве источника питания магнитометра 23 может быть, например, использован серийный прибор постоянного тока. В качестве пластинки в четверть длины волны 24 используется пластинка, изготовленная из фтористого бария.Prisms 1 can, for example, be trihedral prisms of barium fluoride, translucent mirrors 2 can, for example, be made of barium fluoride plates, lasers 3 can, for example, be carbon monoxide lasers, or carbon dioxide lasers, rods 4 may, for example, be Invar rods, the flanges of the resonator 5 may, for example, be Invar flanges, lenses for focusing laser radiation 6 may, for example, be serial lenses for infrared radiation, sample 7 may, for example, be a bulk, thin-film, or two-dimensional sample of a narrow-gap degenerate semiconductor, plate 8 may be, for example, a germanium plate, reflecting mirrors 9 may, for example, be duralumin blind mirrors, a constant magnetic field source 10 may, for example constitute a serial electromagnet with the diameter of the pole pieces, for example, 200 mm, the magnetometer 11 may, for example, be a Hall sensor based on a gallium arsenide film, a power source the coil 12 may, for example, be a serial DC generator, the current source of the electromagnet 13 may be, for example, a serial DC source to create a magnetic field, for example, 1.8 T, a selective amplifier with a synchronous detector 14 may, for example, be made based on a universal device such as Unipan-232B, photodetectors 15 can, for example, be serial FSG-22 photodetectors, monochromator 16 can, for example, be a serial device SPM-2, computer 17 can be, for example, serial m computer, interferometer 18 may be, for example, a Fabry-Perot interferometer, helium cryostat 19 may, for example, be of the Janis CCS 400 / 204N brand, modulation coil 20 may, for example, have an internal diameter of 10 mm and contains 960 turns of PEL wire 0, 2 mm. As the sound generator 21 can be used, for example, a device of type G3-33. As the doubler 22 can be used, for example, a serial frequency multiplier. As the power source of the magnetometer 23, for example, a serial dc device can be used. As a quarter-wavelength plate 24, a plate made of barium fluoride is used.
Исследуемый образец 7 помещен в вакуумную ячейку криостата на конец хладопровода гелиевого криостата 19 вместе с отражающими зеркалами 9 и модуляционной катушкой 20 и находится в магнитном поле электромагнита 10. Мощное излучение накачки лазера CO1 поляризовано в плоскости Фиг. 1. Слабое тестовое излучение лазера CO2 поляризовано в плоскости, перпендикулярной плоскости Фиг. 1. Совмещенные излучения лазеров направляются на пластинку 24, фокусируются первой линзой 6, направляются на первое отражающее зеркало 9, проходят через образец 7, отражаются от второго зеркала 9, фокусируются второй линзой 6. Мощное излучение накачки обрезается монохроматором 16, слабое тестовое излучение регистрируется фотоприемником 15. Сигнал с фото детектора 15 подается на первый вход селективного усилителя с синхронным детектором 14. Модуляционная катушка 20 подключена к первому входу генератора 21 звуковой частоты, второй выход которого соединен с входом удвоителя 22, второй выход которого соединен с опорным входом усилителя-детектора 14, являющимся опорным входом синхронного детектора, информационный вход которого соединен с выходом селективного усилителя. Выход усилителя-детектора 14, являющийся выходом синхронного детектора, соединен с входом Y компьютера 17, вход X которого соединен с выходом магнитометра 11, размещенного в рабочем объеме источника постоянного магнитного поля 10. Интерферометр Фабри-Перо 18 с фотоприемником 15 совместно с монохроматором 16 служат для определения частот излучений лазеров. Инваровые стержни 4 имеют низкий коэффициент температурного расширения, равный 5·10-8 град-1. Это позволяет устранить нестабильность частот лазеров 3. Германиевая пластина 8 устанавливается под углом Брюстера, равным 7°, к падающему тестовому излучению.The test sample 7 is placed in a cryostat vacuum cell at the end of the helium cryostat 19 cold conduit together with reflecting mirrors 9 and a modulation coil 20 and is located in the magnetic field of the electromagnet 10. The high-power CO1 laser pump radiation is polarized in the plane of FIG. 1. The weak test radiation of a CO2 laser is polarized in a plane perpendicular to the plane of FIG. 1. The combined laser radiation is directed to the plate 24, focused by the first lens 6, sent to the first reflecting mirror 9, passed through the sample 7, reflected from the second mirror 9, focused by the second lens 6. The high-power pump radiation is cut off by a monochromator 16, the weak test radiation is detected by a photodetector 15. The signal from the photo detector 15 is fed to the first input of a selective amplifier with a synchronous detector 14. The modulation coil 20 is connected to the first input of the sound generator 21, the second output of which one with the input doubler 22, a second output of which is connected to the reference input of the detector-amplifier 14, which is the reference input of the synchronous detector having an information input coupled to an output of the selective amplifier. The output of the amplifier-detector 14, which is the output of the synchronous detector, is connected to the input Y of the computer 17, the input X of which is connected to the output of the magnetometer 11 located in the working volume of the constant magnetic field source 10. The Fabry-Perot interferometer 18 with the photodetector 15 together with the monochromator 16 serve to determine the frequency of laser radiation. Invar rods 4 have a low coefficient of thermal expansion equal to 5 · 10 -8 deg -1 . This eliminates the instability of the frequency of the lasers 3. The germanium plate 8 is installed at a Brewster angle equal to 7 ° to the incident test radiation.
Новым по отношению к прототипу в предлагаемом способе и устройстве является введение пластинки в четверть длины волны, двух зеркал, отражающих излучение лазеров, направление совмещенных излучений лазеров параллельно магнитному полю и помещение полупроводникового образца в вакуумную ячейку криостата на конец хладопровода. Это исключает рассеяние излучения лазеров как вне, так и в активном слое образца полупроводника и позволяет проводить измерения на объемных полупроводниках, тонкопленочных и двумерных полупроводниковых наноструктурах при различных температурах.New in relation to the prototype in the proposed method and device is the introduction of a plate at a quarter wavelength, two mirrors reflecting laser radiation, the direction of the combined laser radiation parallel to the magnetic field and the placement of a semiconductor sample in the vacuum cell of the cryostat at the end of the cold pipe. This eliminates the scattering of laser radiation both outside and in the active layer of the semiconductor sample and allows measurements on bulk semiconductors, thin-film and two-dimensional semiconductor nanostructures at various temperatures.
Чувствительность способа возрастает, поскольку образец повернут активным слоем к фронту падающей волны и магнитное поле направлено параллельно совмещенным излучениям и перпендикулярно активному слою образца. В квантующем магнитном поле движение свободных носителей заряда вырожденного полупроводника совершается по орбитам, площади которых параллельны активному слою полупроводника. Тогда уменьшается рассеяние свободных носителей заряда на границах раздела активного слоя полупроводника. Когда направление распространения излучений лазеров параллельно направлению магнитного поля и образец повернут активным слоем к фронту падающей поляризованной волны, чувствительность способа возрастает благодаря преобразованию плоскополяризованного излучения в волну с правой круговой поляризации.The sensitivity of the method increases, since the sample is turned by the active layer to the front of the incident wave and the magnetic field is directed parallel to the combined radiation and perpendicular to the active layer of the sample. In a quantizing magnetic field, the motion of free charge carriers of a degenerate semiconductor occurs in orbits whose areas are parallel to the active layer of the semiconductor. Then the scattering of free charge carriers at the interfaces of the active layer of the semiconductor decreases. When the direction of propagation of laser radiation is parallel to the direction of the magnetic field and the sample is turned by the active layer to the front of the incident polarized wave, the sensitivity of the method increases due to the conversion of plane-polarized radiation into a wave with right circular polarization.
Мощное когерентное излучение накачки ωр=ω1 нелинейно поляризует среду, испытывая неупругое вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР). Слабое тестовое излучение ωt=ω2, совмещенное с лучом накачки, при определенных условиях может усиливаться.Powerful coherent pump radiation ω p = ω 1 non-linearly polarizes the medium, experiencing inelastic stimulated Raman scattering (SRS). Weak test radiation ω t = ω 2 combined with a pump beam can be amplified under certain conditions.
При этом энергия квантов излучения накачки уменьшается на энергетический интервал между спиновыми подуровнями Ландау. Это происходит на стоксовой частоте, когда при плавном изменении магнитного поля достигается резонансное условие ħωp-ħωt=gµBBr, где g-фактор спин-орбитального взаимодействия, характеризуемый величиной энергии спин-орбитального взаимодействия и эффективной массой носителя заряда, и слабо зависящий от концентрации носителей заряда и магнитного поля В.In this case, the energy of the pump radiation quanta decreases by the energy interval between the spin Landau sublevels. This occurs at the Stokes frequency when, with a smooth change in the magnetic field, the resonance condition pω p -ħω t = gµ B B r is achieved, where g is the spin-orbit interaction factor, characterized by the magnitude of the spin-orbit interaction energy and the effective mass of the charge carrier, and weakly depending on the concentration of charge carriers and magnetic field B.
Рассмотрим процесс усиления тестовой волны. Компоненты нелинейной составляющей вектора поляризованности среды
где χijkl - тензор диэлектрической восприимчивости.where χ ijkl is the dielectric susceptibility tensor.
Из уравнений Максвелла следует нелинейное волновое уравнение для суммарного электрического поля Е волны, направленной по оси z:From the Maxwell equations follows a nonlinear wave equation for the total electric field E of the wave directed along the z axis:
гдеWhere
кс - комплексно-сопряженные слагаемые.cs are complex conjugate terms.
Последний член в (2) ответственен за генерацию средой волн с различной комбинацией частот. В третьем порядке взаимодействия нелинейная восприимчивость χijkl имеет резонанс и возможны волны с комбинациями частотThe last term in (2) is responsible for the generation of waves with different combinations of frequencies by the medium. In the third order of interaction, the nonlinear susceptibility χ ijkl has a resonance and waves with combinations of frequencies are possible
Если в образце полупроводника имеется спектр электронных состояний с энергией перехода между уровнями ħω0 (в нашем случае между спиновыми подуровнями Ландау), то при выполнении резонансного условияIf the semiconductor sample has a spectrum of electronic states with a transition energy between the levels ħω 0 (in our case, between spin Landau sublevels), then when the resonance condition
происходит возрастание неупругого взаимодействия между падающими волнами и полупроводником с усилением тестового излучения ωt при вынужденном комбинационном рассеянии волны накачки на стоксовой частоте ω4,=ωр-ω0=ωt. Вынужденное рассеяние излучения ωp, происходит на когерентно-сфазированных по всему объему образца спиновых переходах электронов с нижнего подуровня на верхний подуровень Ландау. В результате интенсивность стимулированного компонента рассеянного излучения, регистрируемого методом ВКР-усиления, увеличивается на несколько порядков по сравнению с интенсивностью спонтанного комбинационного рассеяния.there is an increase in the inelastic interaction between the incident waves and the semiconductor with the amplification of the test radiation ω t during stimulated Raman scattering of the pump wave at the Stokes frequency ω 4 , = ω p -ω 0 = ω t . Stimulated emission scattering ω p occurs at electron coherently phased throughout the sample volume spin transitions from the lower sublevel to the upper Landau sublevel. As a result, the intensity of the stimulated component of the scattered radiation detected by the Raman amplification method increases by several orders of magnitude compared with the intensity of spontaneous Raman scattering.
Для реализации метода ВКР-усиления в работе использовалась подстройка энергетического спектра среды ħω0 под условие резонанса (5) изменением энергетических интервалов между спиновыми подуровнями Ландау при плавном изменении магнитного поля:To implement the SRS amplification method, we used the tuning of the energy spectrum of the medium ħω 0 to the resonance condition (5) by changing the energy intervals between the Landau spin sublevels with a smooth change in the magnetic field:
Условие резонанса (5) достигалось в два этапа: путем дискретной перестройки лазеров на выбранный диапазон частот, а затем плавным сканированием магнитного поля. Форма резонансной кривой записывалась на усиленной тестовой волне с частотой, равной стоксовой, при вынужденном комбинационном рассеянии волны накачки.The resonance condition (5) was achieved in two stages: by discrete tuning the lasers to the selected frequency range, and then by smoothly scanning the magnetic field. The shape of the resonance curve was recorded on an amplified test wave with a frequency equal to the Stokes wave during stimulated Raman scattering of the pump wave.
Регистрируемый сигнал пропорционален интенсивности тестовой волны, выходящей из образца I(ωt) связанной с входящей в образец интенсивностью I0(ωt) и характеристиками образца соотношениемThe recorded signal is proportional to the intensity of the test wave emerging from the sample I (ω t ) associated with the intensity I 0 (ω t ) entering the sample and the characteristics of the sample by the ratio
где I(ωр) - интенсивность падающего на образец излучения накачки;where I (ω p ) is the intensity of the pump radiation incident on the sample;
l - длина исследуемой среды (образца), в которой происходит усиление;l is the length of the investigated medium (sample) in which amplification occurs;
β - коэффициент преобразования оптического сигнала в электрический;β is the coefficient of conversion of the optical signal into electric;
G - коэффициент усиления исследуемой среды:G is the gain of the investigated medium:
Г - полуширина на полувысоте резонансной линии ВКР-усиления.G is the half-width at half maximum of the resonant Raman gain line.
В случае небольших усиленийIn case of small amplifications
При I(ωt)<<I(ωp), отсутствии истощения накачки и насыщения спинового перехода резонансная кривая имеет колоколообразный вид и форму линии спонтанного комбинационного рассеяния. При этом контур усиления имеет лоренцеву форму.For I (ω t ) << I (ω p ), in the absence of pump depletion and saturation of the spin transition, the resonance curve has a bell-shaped shape and the shape of a line of spontaneous Raman scattering. In this case, the gain loop has a Lorentzian shape.
Для достижения предельной точности измерений положений пиков линии и определения g-фактора требуется работать на минимальных интенсивностях лазеров с сигналами на уровне шумов. Применение модуляционной методики двойного дифференцирования с синхронным детектированием измеряемого сигнала обеспечивает высокую чувствительность от 10 нВ до 1 мкВ, предельную точность 0,05% и воспроизводимость экспериментальных результатов 0,02% на одном образце. Магнитное поле стабилизируется с погрешностью ~2 Гс. Из (5) и (6) следует зависимость g-фактора от магнитного поляTo achieve the ultimate accuracy in measuring the positions of the line peaks and determining the g-factor, it is required to work at the minimum intensities of lasers with signals at the noise level. The application of the modulation technique of double differentiation with synchronous detection of the measured signal provides high sensitivity from 10 nV to 1 μV, the ultimate accuracy of 0.05% and the reproducibility of experimental results of 0.02% on one sample. The magnetic field is stabilized with an error of ~ 2 G. From (5) and (6) the dependence of the g factor on the magnetic field follows
где K=2,141946 Тл·м.where K = 2.141946 Tm
Длины волн лазеров определялись до восьмого знака точности. Например, для исследования анизотропии g-фактора используются частоты
С целью значительного увеличения отношения сигнал/шум по сравнению с прямыми методами модуляции интенсивностей лазеров в предложенном методе широко использовалась методика модуляции магнитного поля. При наложении переменного поля В=h0sinΩt на постоянное магнитное поле В0 сигнал U(B) на диаграмме самописца изменяется нелинейно. Разлагая U(B) в ряд Тейлора и ограничиваясь членами второго порядка, получаемIn order to significantly increase the signal-to-noise ratio in comparison with direct methods for modulating the laser intensities, the proposed method widely used the modulation of the magnetic field. When applying an alternating field B = h 0 sinΩt to a constant magnetic field B 0, the signal U (B) in the chart of the recorder changes nonlinearly. Expanding U (B) in a Taylor series and restricting ourselves to second-order terms, we obtain
Амплитуда сигнала первой гармоники пропорциональна h0, а амплитуда сигнала второй гармоники:The amplitude of the first harmonic signal is proportional to h 0 , and the amplitude of the second harmonic signal:
В случае, когда амплитуда модуляции h0 сравнима с шириной линии, сигналIn the case when the modulation amplitude h 0 is comparable with the line width, the signal
Исследованием формы кривой нелинейного спинового резонанса определяется резонансное магнитное поле Br. Это позволяет определить g-фактор с высокой точностью, зависящей только от измерения одного параметра Br. Зная g-фактор, можно исследовать спектр неизвестного излучения, поскольку резонанс наблюдается и при отсутствии тестового излучения. Тогда вместо ωt определяется неизвестная частота:A study of the shape of the curve of nonlinear spin resonance determines the resonant magnetic field B r . This allows us to determine the g factor with high accuracy, depending only on the measurement of one parameter B r . Knowing the g-factor, one can study the spectrum of unknown radiation, since resonance is also observed in the absence of test radiation. Then, instead of ω t , an unknown frequency is determined:
, ,
где Вх - соответствующее резонансное магнитное поле при резонансе исследуемого излучения ωх некоторого лазера.where B x is the corresponding resonant magnetic field at the resonance of the investigated radiation ω x of some laser.
Технико-экономический результат заключается в повышении достоверности определения параметров объемных, тонкопленочных и двумерных полупроводниковых микро- и наноструктур, в развитии новых методов диагностики материалов и структур электронной техники.The technical and economic result consists in increasing the reliability of determining the parameters of bulk, thin-film and two-dimensional semiconductor micro- and nanostructures, in the development of new methods for diagnosing materials and structures of electronic equipment.
ЛитератураLiterature
[1] Brueck S.R.J., Moordian A., Spontaneous Spin-flip Raman linear and nonlinear processes in InSb.// Opt. Communs. 1973. V/8. №3. P. 263.[1] Brueck S.R.J., Moordian A., Spontaneous Spin-flip Raman linear and nonlinear processes in InSb.// Opt. Communs. 1973. V / 8. Number 3. P. 263.
[2] Вдовин A.B., Корнилович A.A., Скок Э.М., Уваров Е.И. Бесконтактные методы исследования нелинейного спинового резонанса и эффекта Шубникова-деГааза в объемных полупроводниках. // Автометрия. 2001. №4. С. 62-75.[2] Vdovin A.B., Kornilovich A.A., Skok E.M., Uvarov E.I. Non-contact methods for studying nonlinear spin resonance and the Shubnikov-deGaaz effect in bulk semiconductors. // Autometry. 2001. No4. S. 62-75.
Claims (2)
; ,
где µВ - магнетон Бора, ħ - постоянная Планка, Вх - величина резонансного магнитного поля, измеряемая при тестировании излучения неизвестной частоты ωх.1. A method for studying nonlinear spin resonance in semiconductors and a device for its implementation, including cooling the semiconductor to helium temperatures, exposure to it with a changing constant magnetic field, the induction vector of which
; ,
where μ B is the Bohr magneton, ħ is the Planck constant, and B x is the magnitude of the resonant magnetic field measured when testing radiation of an unknown frequency ω x .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013118608/28A RU2538073C2 (en) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | Research method of nonlinear spin resonance in semiconductors and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013118608/28A RU2538073C2 (en) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | Research method of nonlinear spin resonance in semiconductors and device for its implementation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013118608A RU2013118608A (en) | 2014-10-27 |
RU2538073C2 true RU2538073C2 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=53288381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013118608/28A RU2538073C2 (en) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | Research method of nonlinear spin resonance in semiconductors and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2538073C2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040196530A1 (en) * | 2003-03-06 | 2004-10-07 | Hunt Jeffrey H | Stimulated spin-flip raman optical amplifier |
-
2013
- 2013-04-23 RU RU2013118608/28A patent/RU2538073C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040196530A1 (en) * | 2003-03-06 | 2004-10-07 | Hunt Jeffrey H | Stimulated spin-flip raman optical amplifier |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Spontaneous Spin-flip Raman linear and nonlinear processes in InSb//Brueck S.R.J., Moordian A.//Opt.Communs, 1973, v.8, #3, p.263. Электронный спиновый резонанс в ориентированных. нанопроволоках Ge0.99Cr0.01//Моргунов Р.Б. и др.//Физика твердого тела, 2009, т.51, вып. 8, с.1613-1618 * |
Бесконтактные методы исследования нелинейного спинового резонанса и эффекта Шубникова-деГааза в объёмных полупроводниках//Вдовин А.В. и др.//Автометрия, 2001, N4, с.62-75. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013118608A (en) | 2014-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7470643B2 (en) | Atom-based electromagnetic field sensing elements and measurement systems | |
US10895542B2 (en) | Methods and apparatus for optically detecting magnetic resonance | |
Wasilewski et al. | Quantum noise limited and entanglement-assisted magnetometry | |
Kuzmich et al. | Generation of spin squeezing via continuous quantum nondemolition measurement | |
US7521928B2 (en) | Subfemtotesla radio-frequency atomic magnetometer for nuclear quadrupole resonance detection | |
Mlynek et al. | A simple method of observing coherent ground state transients | |
Guite et al. | Measurement of electron spin lifetime and optical orientation efficiency in germanium using electrical detection of radio frequency modulated spin polarization | |
Veissier et al. | Quadratic Zeeman effect and spin-lattice relaxation of Tm 3+: YAG at high magnetic fields | |
Novikova et al. | Compensation of ac Stark shifts in optical magnetometry | |
Henn et al. | Picosecond real-space imaging of electron spin diffusion in GaAs | |
SUTER et al. | Laser excitation and detection of magnetic resonance | |
Antsygin et al. | Small-size terahertz spectrometer using the second harmonic of a femtosecond fiber laser | |
RU2654967C1 (en) | Method of measuring the characteristics of the magnetic field | |
Chalupczak et al. | Optical–radio-frequency resonances free from power broadening | |
RU2538073C2 (en) | Research method of nonlinear spin resonance in semiconductors and device for its implementation | |
Brzozowska et al. | Nondestructive study of nonequilibrium states of cold trapped atoms | |
Kostylev et al. | Spectroscopy and laser cooling on the^ 1 S_ 0 1 S 0–\,^ 3 P_ 1 3 P 1 line in Yb via an injection-locked diode laser at 1,111.6 nm: Injection locking for the yellow–green spectrum | |
RU183351U1 (en) | Device for optical recording of magnetic resonance | |
RU2665588C1 (en) | Laser spectrometer of magnetic resonance | |
Skjeie | Terahertz time-domain spectroscopy | |
Fujisaki et al. | Extension of Spin Dephasing Time of Continuously Excited Ensemble Nitrogen Vacancy Centers by Double‐Quantum Ramsey Magnetometry with Spin Bath Driving | |
Weber et al. | Investigation of ac Stark shifts in excited states of dysprosium relevant to testing fundamental symmetries | |
Kornilovich et al. | Apparatus for determining parameters of semiconductor structures by magnetic quantum effects and admittance spectroscopy | |
Zverev et al. | Low cost ODMR attachment for commercial EPR spectrometers | |
Eisenach et al. | Cavity quantum electrodynamic readout of a solid-state spin sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160424 |