Косвенная спектроскопия корреляционных функций спиновых флуктуаций высоких порядков / Смирнов Д.С., Кавокин К.В.

Спектроскопия спинового шума – это новый метод исследования спиновой динамики в полупроводниковых наносистемах, основанный на измерении фарадеевского вращения плоскости поляризации зондирующего луча, индуцированного спиновыми флуктуациями, в тепловом равновесии [1]. Корреляционнаяфункцияугловфарадеевскоговращениявразныемоментывременисвязанасоспиновойвосприимчивостьюсистемывсилуфлуктуационно-диссипационнойтеоремы. Такимобразом, спектроскопияспиновогошумапо зволяетопределятьпараметрыспиновойдинамики(временнаярелаксации, g-факторыидр.), невыводясистемуизравновесия. Традиционноприанализеспиновыхфлуктуацийограничиваютсяизучениемавтокорреляционнойфункциивторогопорядка. Этосвязаносоднойсторонысневысокойточностьюсуществующихизмерений, асдругой – сотсутствиемобщихподходовдлятеоретическогоописанияспиновыхкорреляторовболеевысокихпорядко в. Темнеменее, полнаяинформацияоспиновойдинамикесистемыможетбытьполученатолькоизспиновыхкорреляционныхфункцийвсехпорядков [2]. Мыпредлагаемновыйметодизмеренияспиновыхкоррелятороввысокихпорядков – косвеннуюспектроскопиюспиновогошума. Этаметодикаоснованананелинейнойсвязимеждуугломфарадеевскоговращениявблизиоптическогорезонансаиспиновойполяризациеймагнитныхпримесей. Намибылирассчитаныспектрыфлуктуацийфарадеевскоговращения, индуцированныхспинамиатомовмарганцавразбавленныхмагнитныхполупроводниках, причастотезондирующеголучаблизкойкрезонансу, связанномуслокализованнымиэкситонами. Приэтомвеличинарасщепленияоптическогорезонансаспиновымифлуктуацияминепредполагаласьмалойпосравнениюсоднороднойширинойрезонанса. Мыпоказали, чтоФурьеобразкорреляционнойфункцииф арадеевскоговращениявторогопорядкавпоперечноммагнитномполесостоитизпиковначастотах, кратныхчастотамларморовскойпрецессии. Этоделаетвозможнымизмерениеспиновыхкорреляционныхфункцийвысокихпорядков. Теоретическийанализспектровпозволяетполучитьдополнительнуюинформациюоспиновойдинамике, такуюкакколичествоспиновмарганцавобластилокализацииэкситонаисилуобменноговзаимодействиямеждуспинами. Намибылаустановленасвязьмеждуспектромфлуктуацийфарадеевскоговращенияиспектромкомбинационногорассеянияспереворотомспина, аналогичнаяинтерпретациипервыхизмеренийспиновогошума [3]. НаличиемножествапиковвспектрахфлуктуацийэффектаФарадеяимееттужеприроду, чтоиэффектрамановскогорассеяниясмножественнымипереворотамиспинов [4]. Такимобразом, предложенныйметодкосвеннойспектроскопииспиновогошу маиегоописаниезакладываюттеоретическуюбазудляизученияспиновыхкорреляционныхфункцийвысшихпорядков.