Процессы спин-решеточной релаксации ядер в GaAs:Mn
В данной работе представлено теоретическое моделирование динамики ядерной спиновой системы в объемном GaAs, легированном ионами марганца (концентрация глубокого акцептора Mn 3∙1017 cm−3), в условиях оптического возбуждения при температуре кристаллической решетки 4,5 К. Ранее эксперименты показали, что время спин-решеточной релаксации ядер в экспериментах по оптической ориентации электронных спинов зависит от величины внешнего магнитного поля и достигает 20 секунд для исследуемого образца. Такое поведение нетипично для полупроводников p-типа и больше схоже с динамикой ядерной спиновой системы в GaAs n-типа. Для определения причин существенного отличия времени спин-решеточной релаксации в p-GaAs и в GaAs:Mn проведена оценка влияния двух возможных механизмов релаксации ядерного спина, специфических для данного материала. Продемонстрировано, что спин-решеточная релаксация ядер под действием флуктуирующих магнитных полей парамагнитных центров Mn в GaAs не играет существенной роли. Ограниченная спиновой диффузией релаксация за счет сверхтонкого взаимодействия с локализованными на глубоких акцепторах Mn дырками может вносить заметный вклад в скорость релаксации.