[发明专利]一种电子自旋瞬态信息的探测方法及装置

摘要

本发明公开了一种电子自旋瞬态信息的探测方法及装置，该方法尤其用于探测百纳秒到百毫秒量级长寿命电子自旋纵向弛豫瞬态过程，属激光应用技术和自旋电子学交叉领域。本发明的特征是利用周期性连续切换的左旋、右旋圆偏振激光来激发材料，导致电子自旋非平衡态的周期性动态演化，探测材料的发光瞬态过程可以反映不同电子能级之间电子布局数的演化，进而推测电子自旋弛豫时间和自旋极化度。本发明具有高探测灵敏度、容易定量分析自旋极化度、能探测长寿命的电子自旋演化和容易探测基态电子自旋信息等特点。

主权项

1.一种电子自旋瞬态信息的探测方法，其特征在于，该方法利用一个连续激光器作为激发源，激光器的波长共振于电子自旋能级的跃迁；激光首先通过一个起偏器、一个电光调制器和一个1/4波片来获得在左旋和右旋圆偏振光之间周期性切换的一束光；然后照射到样品上，样品发出的荧光通过一个凸透镜、一个1/4波片和一个检偏器进入雪崩光电二极管，雪崩光电二极管将微弱的荧光信号转化成电信号，电信号进入到数字示波器进行测量，测量示波器上的荧光信号，记录相同圆偏振激发‑探测条件下的零时刻与稳态时刻的荧光强度，这两个荧光强度的差与和的比值是基态电子自旋极化度，记录不同圆偏振激发‑探测条件下的稳态时刻的荧光强度，这两个稳态条件下的荧光强度的差与和的比值是激发态电子自旋极化度；测量不同激发功率下的荧光信号，对荧光信号指数衰减函数拟合，获得不同激发功率下的时间常数τR，画出时间常数倒数1/τR与激发功率的图象，对这个图象进行线性拟合，线性拟合获得的截距就是自旋寿命倒数的大小；由此通过探测样品材料时间分辨的偏振发光来获得电子自旋瞬态信息，包括自旋极化度和自旋寿命。