Aufbau einer gepulsten Quelle polarisierter Elektronen - Institut für ...

20 Kapitel 2. Photoemission aus Galliumarsenid
Rekombinationsstrahlung vor. Hierbei wird das bei der radiativen Rekombination
freiwerdende Photon zur Erzeugung eines neuen Elektron-Loch Paares
verwendet. Da das neue Elektron nicht den Spinzustand des rekombinierten
Elektrons besitzen muß, führt dieser Prozeß zur Spinrelaxation.
Experimentelle Untersuchungen [32, 39, 40] ergaben, daß der D’Yakonov-Perel
Prozeß und der Bir-Aronov-Pikus Prozeß je nach Dotierung und Temperatur der
Kristallproben maßgeblich zur Depolarisation beitragen (s. auch Abbildung 2.5).
Der fünfte Prozeß kann zumindest bei Zimmertemperatur vernachlässigt werden,
Temperatur / K
10 20
10 3
10 1
10 16 10 17 10 18 10 19
DP
BAP
10 2 Akzeptorkonzentration / cm -3
Abbildung 2.5: Dominanter Depolarisationsprozeß in Abhängigkeit von Dotierung und
Temperatur. Die Linie trennt die in Ref. [39] bestimmten Bereiche, in denen
der DP- bzw. der BAP-Prozeß die Spinrelaxation dominiert. Die Eigenschaften
des in dieser Arbeit verwendeten Bulk-GaAs-Kristalls sind mit
einem Punkt markiert.
da seine Depolarisationszeitkonstante durch die Strahlungsrekombination bestimmt
wird, deren Zeitkonstante bei 300 K mit 200-300 ps [41, 42] lang ist, gegen die
Zeitkonstanten des BAP bzw. des DP Prozesses.
2.2.1 Verweilzeit im Halbleiter und effektive Strahlpolarisation
Die effektive Polarisation P eines emittierten Elektronenensembles kann in Abhängigkeit
von der mittleren Verweilzeit der Elektronen im Halbleiter τ e und der