Электрически обнаруженный магнитный резонанс
Электрически обнаруженный магнитный резонанс ( ЭДМР ) – это метод определения характеристик материалов , который усовершенствован по сравнению с электронным спиновым резонансом . Он включает измерение изменения электрического сопротивления образца при воздействии определенных микроволновых частот. Его можно использовать для идентификации очень небольшого количества (до нескольких сотен атомов) примесей в полупроводниках .
Краткое описание техники
[ редактировать ]
Чтобы провести импульсный эксперимент EDMR, [ 1 ] система сначала инициализируется путем помещения ее в магнитное поле. Это ориентирует спины электронов, занимающих донор и акцептор, в направлении магнитного поля . Для исследования донора подается микроволновый импульс («γ» на схеме) на резонансной частоте донора. Это меняет спин электрона донора. Донорный электрон может затем распасться на акцепторное энергетическое состояние (до переворота это было запрещено из-за принципа Паули ) и оттуда в валентную зону, где он рекомбинирует с дыркой. будет меньше электронов проводимости При большей рекомбинации в зоне проводимости и соответствующее увеличение сопротивления, которое можно непосредственно измерить. На протяжении всего эксперимента используется свет, расположенный выше запрещенной зоны, чтобы гарантировать наличие большого количества электронов в зоне проводимости.
Сканируя частоту микроволнового импульса, мы можем определить, какие частоты являются резонансными, а зная силу магнитного поля, мы можем идентифицировать уровни энергии донора по резонансной частоте и знанию эффекта Зеемана . Энергетические уровни донора действуют как «отпечатки пальцев», по которым мы можем идентифицировать донора и его локальную электронную среду. Немного изменив частоту, мы можем вместо этого изучить акцептор.
Последние события
[ редактировать ]ЭДМР был продемонстрирован на одном электроне из квантовой точки . [ 2 ] Измерения менее 100 доноров [ 3 ] и теоретический анализ [ 4 ] таких измерений были опубликованы, полагаясь на то, что P b дефект интерфейса действует как акцептор.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Беме, К.; Липс, К. (2003). «Теория измерения спин-зависимой рекомбинации во временной области с помощью импульсного электрически детектируемого магнитного резонанса». Физический обзор B . 68 (24): 245105. Бибкод : 2003PhRvB..68x5105B . дои : 10.1103/PhysRevB.68.245105 .
- ^ Эльзерман, Дж.; Хэнсон, Р.; Виллемс Ван Беверен, Л.; Виткамп, Б.; Вандерсипен, Л.; Кувенховен, Л. (2004). «Однократное считывание спина отдельного электрона в квантовой точке». Природа . 430 (6998): 431–435. arXiv : cond-mat/0411232 . Бибкод : 2004Natur.430..431E . дои : 10.1038/nature02693 . ПМИД 15269762 . S2CID 4374126 .
- ^ Маккейми, доктор медицинских наук; Хюбл, Х.; Брандт, MS; Хатчисон, штат Вашингтон; МакКаллум, Джей Си; Кларк, Р.Г.; Гамильтон, Арканзас (2006). «Электрически обнаруженный магнитный резонанс в ионно-имплантированных наноструктурах Si:P». Письма по прикладной физике . 89 (18): 182115. arXiv : cond-mat/0605516 . Бибкод : 2006АпФЛ..89р2115М . дои : 10.1063/1.2358928 . S2CID 119457562 .
- ^ Хёне, Ф.; Хюбл, Х.; Галлер, Б.; Штуцманн, М.; Брандт, М.С. (2010). «Спин-зависимая рекомбинация между донорами фосфора в кремнии и состояниях интерфейса Si/SiO_{2}, исследованная с помощью импульсного электрически детектируемого двойного электронного резонанса». Письма о физических отзывах . 104 (4): 046402. arXiv : 0908.3612 . Бибкод : 2010PhRvL.104d6402H . doi : 10.1103/PhysRevLett.104.046402 . ПМИД 20366723 . S2CID 35850625 .