Elektricky detekovaná magnetická rezonance - Electrically detected magnetic resonance

„EDMR“ přeadresuje tady. Nesmí být zaměňována s Desenzibilizace a přepracování pohybu očí (EMDR).

Elektricky detekovaná magnetická rezonance (EDMR) je charakterizace materiálů technika, která se zlepšuje elektronová spinová rezonance. Zahrnuje měření změny v elektrický odpor vzorku, když je vystaven určitému mikrovlnná trouba frekvence. Může být použit k identifikaci velmi malého počtu (až několika stovek atomů) nečistot polovodiče.

Nástin techniky

A struktura pásma (energetická hladina) obrys mechanismu EDMR. Nečistota dárce (P) leží těsně pod vodivým pásmem (C). Akceptor (R) sedí mezi dárcem a valenční pásmo a poskytuje rekombinační cestu pro donorový elektron (malý modrý kruh) k rekombinaci s a otvor ve valenčním pásmu (V). A foton (γ) specifické frekvence může otáčet otáčení proti magnetickému poli (B).

Chcete-li provést pulzní experiment EDMR,[1] systém je nejprve inicializován umístěním do magnetického pole. To orientuje točí se z elektrony okupující dárce a příjemce ve směru k magnetické pole. Ke studiu dárce použijeme a mikrovlnná trouba puls („γ“ v diagramu) na rezonanční frekvenci dárce. Tím se otočí rotace elektronu na dárci. Dárcovský elektron se pak může rozpadnout na energetický stav akceptoru (to bylo zakázáno, než byl převrácen kvůli Pauliho princip vyloučení ) a odtud do valenčního pásma, kde je rekombinuje s otvorem. S větší rekombinací bude v měniči méně vodivých elektronů vodivé pásmo a odpovídající zvýšení odporu, které lze přímo měřit. Během experimentu se používá světlo nad pásmem, aby se zajistilo, že ve vodivém pásmu je mnoho elektronů.

Skenováním frekvence mikrovlnného pulsu zjistíme, které frekvence jsou rezonanční, a se znalostí síly magnetického pole můžeme identifikovat energetické úrovně dárce z rezonanční frekvence a znalosti Zeemanův efekt. Úrovně energie dárce fungují jako „otisk prstu“, pomocí kterého můžeme identifikovat dárce a jeho místní elektronické prostředí. Mírnou změnou frekvence můžeme místo toho studovat akceptor.

Nedávný vývoj

EDMR byla prokázána na jediném elektronu z a kvantová tečka.[2] Měření méně než 100 dárců[3] a teoretické analýzy [4] takového měření byly publikovány, opíraje se o Pb vada rozhraní jednat jako akceptor.

Reference

  1. ^ Boehme, C .; Lips, K. (2003). "Teorie měření v časové doméně spinově závislé rekombinace s pulzní elektricky detekovanou magnetickou rezonancí". Fyzický přehled B. 68 (24): 245105. Bibcode:2003PhRvB..68x5105B. doi:10.1103 / PhysRevB.68.245105.
  2. ^ Elzerman, J .; Hanson, R .; Willems Van Beveren, L .; Witkamp, ​​B .; Vandersypen, L .; Kouwenhoven, L. (2004). „Jednorázové načtení jednotlivého rotace elektronů v kvantové tečce“. Příroda. 430 (6998): 431–435. arXiv:cond-mat / 0411232. Bibcode:2004 Natur.430..431E. doi:10.1038 / nature02693. PMID  15269762. S2CID  4374126.
  3. ^ McCamey, D. R .; Huebl, H .; Brandt, M. S .; Hutchison, W. D .; McCallum, J. C .; Clark, R. G .; Hamilton, A. R. (2006). „Elektricky detekovaná magnetická rezonance v iontově implantovaných Si: P nanostrukturách“. Aplikovaná fyzikální písmena. 89 (18): 182115. arXiv:cond-mat / 0605516. Bibcode:2006ApPhL..89r2115M. doi:10.1063/1.2358928. S2CID  119457562.
  4. ^ Hoehne, F .; Huebl, H .; Galler, B .; Stutzmann, M .; Brandt, M. S. (2010). „Spin-dependentní rekombinace mezi dárci fosforu v křemíku a Si / SiO_ {2} stavy rozhraní vyšetřované pulzní elektricky detekovanou elektronovou dvojitou rezonancí“. Dopisy o fyzické kontrole. 104 (4): 046402. arXiv:0908.3612. Bibcode:2010PhRvL.104d6402H. doi:10.1103 / PhysRevLett.104.046402. PMID  20366723. S2CID  35850625.