Изотопические эффекты в спиновом резонансе электронов с различной степенью локализации в кремнии

• Автор: Сухоруков, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Оглавление

1. Обзор литературы

1.1. Изотопические эффекты в спектроскопии электронного парамагнитного резонанса

Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса

Роль сверхтонких взаимодействий в изотопических эффектах

Изотопические эффекты в процессах спин-решеточной релаксации

1.2. Механизмы спиновой релаксации электронов проводимости

Механизм Эллиотта-Яфета

Механизм Дьяконова-Переля

Механизм Бира-Аронова-Пикуса

Механизмы спиновой релаксации с участием сверхтонких взаимодействий

1.3. Зависимости ширины линии ЭПР электронов проводимости от температуры
2. Методика эксперимента
2.1. Техника эксперимента
2.2. Описание исследованных образцов
Моноизотопный кремний-28
Кремний, легированный фосфором
Кремний, легированный литием
3. Исследование особенностей структуры состояний электронов локализованных на мелких донорах в моноизотопном кремнии
3.1. ЭПР спектроскопия лития в кремнии

Дополнительная сверхтонкая структура комплекса 1л:0 в моноизотопном кремнии
3.2. Анизотропия донорного состояния электрона на фосфоре
3.3. Выводы к главе
4.Исследование механизмов спиновой релаксации электронов проводимости в кремнии с различным изотопным составом
4.1. Вклад спин-орбитального взаимодействия при рассеянии на примеси в скорость спиновой релаксации электронов проводимости
4.1.1. Ососбенности спектров ЭГ1Р электронов проводимости в кремнии легированном литием
4.1.3. Ососбенности спектров ЭПР электронов проводимости в кремнии легированном фосфором
4.2. §-фактор электронов проводимости
4.2.1. Температурная зависимость g-фaктopa электронов проводимости
4.2.2. Изменение электронного §-фактора под воздействием микроволнового поля
4.3 Вводы к главе
5. Определение вклада сверхтонкого взаимодействия в скорость спиновой релаксации электронов проводимости
5.1. Выбор оптимальных условий эксперимента для определения вклада СТВ в скорость спиновой релаксации электронов проводимости
5.2. Расчет вклада СТВ по модели Першина-Привмана
5.2. Выводы к главе
Список литературы

Список основных сокращений
ЭГ1Р - электронный парамагнитный резонанс ДЭЯР - двойной электрон-ядерный резонанс ЯМР - ядерный магнитный резонанс СТВ - сверхтонкое взаимодействие ССТВ - суперсверхтонкое взаимодействие СРР - спин-решеточная релаксация СВЧ - сверхвысокая частота

«,=~- (1-64)

Спиновая поляризация характеризуется вектором Sl с компонентами 5' =2Re(P;0), S* = 21т(Л'0), Sf =2). С учетом выражений (1.61) и (1.62), для вектора спиновой поляризации можно записать:
S, = ?{sin2(2a,) + 5,_| cos2(2o,) + sin(2a,)cos(2a,)P, хЗ)
Если предположить, что ядерные спины однородно поляризованы (Р,~Р), можно ввести векторы продольной и поперечной электронной спиновой поляризации ио отношению к поляризации ядер:
s, = sf+s
Тогда эволюция вектора поляризации выразится как:
S, = Р( 1 - cos2' (2а)) + cos2' (2а) = Р + cos2' (2a)(Sjj -?) = ? + е'"7' (Sj - Р)

ц = - (1.65)
11 21n(cos(2a)j
есть время продольной спиновой релаксации. Для случая
неполяризованных ядерных спинов авторами был проведен численный расчет, который дал также экспоненциальный спад продольной
намагниченности электронных спинов в зависимости от времени релаксации
(1.65).
В главе 5 представлены результаты экспериментального расчёты вклада сверхтонкого взаимодействия в скорость спиновой релаксации электронов проводимости и оценки параметров теории по модели Першина-Привмана
(1.65).