전기적으로 감지된 자기 공명

Electrically detected magnetic resonance
"EDMR"은 여기서 리다이렉트 됩니다.Eye movement desensitization and reprocessing(EMDR)과 혼동해서는 안 됩니다.

EDMR(Electrically Detected Magnetic Resonance)은 전자 스핀 공명을 개선하는 재료 특성화 기법입니다.여기에는 특정 마이크로파 주파수에 노출되었을 때 샘플의 전기 저항 변화를 측정하는 작업이 포함됩니다.반도체에서 아주 적은 수의 불순물(수백 개의 원자까지)을 확인하는 데 사용할 수 있습니다.

기법의 개요

EDMR 메커니즘의 밴드 구조(에너지 레벨) 개요.도너 불순물(P)은 전도대(C) 바로 아래에 위치한다.수용체(R)는 기증자와 원자가 밴드 사이에 위치하여 기증자 전자(작은 파란색 원)가 원자가 밴드(V)의 구멍과 재결합하는 재결합 경로를 제공한다.특정 주파수의 광자(θ)는 자기장(B)에 대해 플립할 수 있다.

펄스 EDMR [1]실험을 수행하기 위해 먼저 시스템을 자기장에 배치하여 초기화합니다.이것은 도너와 수용체를 차지하는 전자의 스핀을 자기장 방향으로 향하게 합니다.기증자를 연구하기 위해 기증자의 공진 주파수로 마이크로파 펄스("그림에서 δ")를 적용합니다.이것은 전자의 회전을 기증자에게 전달한다.그러면 공여 전자는 수용체 에너지 상태로 붕괴될 수 있습니다(Pauli 배타 원리로 인해 뒤집히기 전에는 그렇게 하는 것이 금지되었습니다). 그리고 거기서부터 구멍과 재결합하는 원자가 대역까지.재조합이 많아지면 전도 대역에 전도 전자가 적어지고 그에 따라 저항이 증가하여 직접 측정할 수 있습니다.전도 대역에 많은 전자가 있는지 확인하기 위해 실험 내내 밴드갭 위의 빛이 사용됩니다.

마이크로파 펄스의 주파수를 스캔하면 어떤 주파수가 공명인지 알 수 있으며, 자기장의 강도에 대한 지식으로 공명 주파수와 제만 효과의 지식에서 기증자의 에너지 레벨을 식별할 수 있습니다.기증자의 에너지 수준은 기증자와 기증자의 지역 전자 환경을 식별할 수 있는 '지문' 역할을 합니다.주파수를 조금 바꾸는 것으로, 대신에 리셉터를 조사할 수 있습니다.

최근의 동향

EDMR은 양자 [2]점의 단일 전자에 대해 입증되었습니다.100명[3] 미만의 기증자에 대한 측정과 그러한 측정에 대한 이론적 분석이 발표되었으며, 수용체 역할을 하는 P 인터페이스b 결함에 의존합니다.

레퍼런스

  1. ^ Boehme, C.; Lips, K. (2003). "Theory of time-domain measurement of spin-dependent recombination with pulsed electrically detected magnetic resonance". Physical Review 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). "Single-shot read-out of an individual electron spin in a quantum dot". Nature. 430 (6998): 431–435. arXiv:cond-mat/0411232. Bibcode:2004Natur.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). "Electrically detected magnetic resonance in ion-implanted Si:P nanostructures". Applied Physics Letters. 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-Dependent Recombination between Phosphorus Donors in Silicon and Si/SiO_{2} Interface States Investigated with Pulsed Electrically Detected Electron Double Resonance". Physical Review Letters. 104 (4): 046402. arXiv:0908.3612. Bibcode:2010PhRvL.104d6402H. doi:10.1103/PhysRevLett.104.046402. PMID 20366723. S2CID 35850625.