编者按
半导体自旋电子学是凝聚态物理中的重要研究内容，深入了解半导体中的自旋动力学过程对于推动新一代自旋电子学器件的发展至关重要。时间分辨的磁光法拉第和克尔转角技术是探究自旋动力学的实验方法，被广泛应用于对自旋极化和自旋弛豫等物理过程的研究。
清华大学杨鲁懿副教授团队的特邀文章介绍了半导体自旋电子学的发展背景以及如何利用超快光学的手段对半导体的自旋动力学过程进行研究，详细介绍了时间分辨磁光法拉第和克尔转角的实验原理，包括自旋极化的产生、自旋弛豫机制和自旋的探测，并简明讲述了该技术在几种典型半导体的自旋电子学中取得的代表成果和研究进展。
该特邀文章被选为2024年第8期封面文章，现推荐给大家。
封面解析
封面展示了磁场中钙钛矿半导体材料的时间分辨磁光法拉第旋转实验。圆偏振泵浦脉冲光在半导体材料中注入自旋极化电子和空穴，时间延迟的线偏振探测脉冲光经过自旋极化的样品后偏振状态发生改变。在外加面内磁场的情况下，自旋会在磁场中进动。通过测量透射光的偏振转角与时间延迟的关系可以得到电子和空穴自旋极化的动力学过程，从而得到载流子自旋的重要信息，如电子和空穴的自旋寿命、自旋相干时间、朗德g因子、自旋弛豫机制等。时间分辨磁光法拉第和克尔转角为研究自旋的超快动力学过程提供了强有力的工具。只有通过逐步加深对材料中自旋性质的理解，才有望真正发展基于自旋电子学的商业化器件。
团队简介
清华大学杨鲁懿副教授研究组致力于使用和发展先进的光谱学技术研究量子材料中的超快现象和光学性质。他们搭建了多个精密光谱测量平台，包括超快时间分辨反射光谱、时间分辨磁光克尔/法拉第效应光谱、瞬态光栅光谱、自旋噪声光谱、（时间分辨）荧光光谱、吸收谱、二次谐波产生和太赫兹时域光谱等。这些平台大多能和低温、强磁场、微区等极端条件结合，达到国际先进水平，成为研究量子材料超快动力学的有力工具。近期，团队在磁性拓扑材料、新型氧化物功能材料及钙钛矿半导体材料的光学性质及超快动力学等方面取得一系列进展。
引文格式：
崔云鹏，毕芷瑄，杨鲁懿. 半导体自旋的超快动力学研究[J]. 物理实验，2024,44（8）:1-10.
半导体自旋的超快动力学研究
崔云鹏，毕芷瑄，杨鲁懿
（清华大学 物理系，北京 100084）
摘要：半导体自旋电子学是凝聚态物理中的重要研究内容，深入了解半导体中的自旋动力学过程对于推动新一代自旋电子学器件的发展至关重要. 时间分辨的磁光法拉第和克尔转角技术是探究自旋动力学的实验方法，被广泛应用于对自旋极化和自旋弛豫等物理过程的研究. 本文介绍了时间分辨磁光法拉第和克尔转角的实验原理及在热门半导体自旋电子学材料中相关的实验进展，旨在激发学生对半导体自旋电子学和自旋超快动力学的研究兴趣，促进学生对该领域的深入探索.
关键词：自旋电子学；超快光学；磁光效应；自旋弛豫机制
基金项目：国家自然科学基金项目（No.12074121，No.12361141826）
作者简介：崔云鹏（2000-），男，山西太原人，清华大学物理系2022级博士研究生，研究方向为凝聚态超快光谱学. E-mail: cyp22@mails.tsinghua.edu.cn
通信作者：杨鲁懿（1984-），女，上海人，清华大学物理系副教授，博士，研究方向为凝聚态超快光谱学、非线性光学和自旋电子学. E-mail: luyi-yang@mail.tsinghua.edu.cn
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