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我院纳米光子学团队在Ni2+离子掺杂硒化锌纳米带的自旋极化激子凝聚发光研究取得进展
2020-05-11 10:42  

近日,我院纳米光子学团队邹炳锁教授指导硕士研究生,完成了以“Spin-Related Optical Behaviors of Diluted Magnetic Semiconductor ZnSe:Ni(Ⅱ) Nanobelts”为题的研究论文,发表在期刊Nanotehnology上。

论文链接:https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab7cec

论文作者:Min Zou, Ju Wang, Muhammad Sheraz Khan, Abid Mahmood, Li Zhang, Yongchang Guo, Kang Zhang, Shufeng Wang and Bingsuo Zou*

信息技术发展的趋势是进一步利用物质中载流子的最后一个自由度实现信息的调控,也就是自旋,这种载流子的调控不仅仅限于载流子,也会拓展到激子上,应用潜力更大。半导体的自旋极化发光是半导体技术和量子信息研究领域关注的热点问题之一,也是其最重要的应用。

我们之前研究硒化锌掺杂时发现硒化锌纳米结构容易产生低维的层错结构,导致离子之间相互作用非常复杂,可以同时产生铁磁耦合离子对诱导的自旋极化激子EMP和由反铁磁耦合离子对诱发的束缚磁极化激子BMP,并导致其竞争。为控制减少BMP的贡献,增强EMP的占比,我们系统研究了CVD法制备Ni离子掺杂的硒化锌纳米带,实现了EMPexcitonic magnetic polaron)主导的纳米带结构,离子间的铁磁耦合是导致该自旋极化激子和铁磁性的主要原因,并且也可以通过自发局域磁化态有效地极化大批量的激子,诱导出室温集体协同辐射。这与之前掺杂Mn硒化锌体系BMPEMP可以竞争并同时产生激射的现象很不相同。这表明掺杂离子不同可以改变离子在硒化锌内部的自旋耦合,同时影响其磁性和发光行为。微区荧光光谱技术可以实现其自旋极化发光,飞秒激光脉冲激发可实现了其自旋极化激子的凝聚单模发光。低温下的微区发光发现少量的反铁磁耦合离子对诱导反铁磁自旋极化激子AMP的存在,但它几乎不影响室温的自旋极化激子的相干辐射。

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