Nous avons étudié la dynamique de relaxation de spin des électrons dans des puits quantiques GaAs/AlGaAs élaborés sur substrat d'orientation [111] par spectroscopie de photoluminescence résolue en temps. En appliquant un champ électrique externe d'environ 50 kV/cm le long de l'axe de croissance, nous avons observé une augmentation spectaculaire du temps de relaxation de spin de l'électron qui peut atteindre des valeurs plus grandes que 30 ns. Ceci est le résultat du contrôle électrique du décalage en énergie "spin-orbite" de la bande de conduction qui peut s'annuler lorsque le terme de Rashba compense exactement celui de Dresselhaus. Ceci entraîne une suppression du mécanisme de relaxation de spin de type D'Yakonov-Perel, mécanisme dominant dans les puits quantiques non-dopés à des températures supérieures à 50 K. Les mesures effectuées sous champ magnétique externe transverse (configuration Voigt) montrent que les temps de relaxation de spin pour les trois directions de l'espace peuvent être contrôlés simultanément par le champ électrique. Ce contrôle " total " de la relaxation de spin ne peut se produire que pour des puits quantiques élaborés sur une orientation [111]. Nous avons finalement développé un modèle permettant d'interpréter les mesures expérimentales de la dépendance en champ électrique de l'anisotropie de la relaxation de spin dans ces puits quantiques [111]. |
We have studied the electron spin dynamics in [111]-oriented GaAs/AlGaAs quantum wells grown on (111)-substrate by time-resolved photoluminescence spectroscopy. By applying an external electric field about 50 kV/cm along growth direction, we observed the spectacular increase of electron spin which can attain to the value greater than 30 ns. This phenomenon comes from the electrical control of spin-orbit interaction in conduction band that make the Rashba term compensate exactly with the Dresselhaus term. The cancellation effect of two terms results in the suppression of spin relaxation time followed by D'yakonov-Perel mechanism which is dominant in undoped quantum wells and at the temperatures greater than 50K. The measurement under external transverse magnetic field (Voigt configuration) demonstrates that the spin relaxation times in three spatial directions are also controlled simultaneously by electric field. The "total" control of electron spin relaxation has not been observed in [111]-oriented quantum wells. Finally, we also develope the model to interpret the experimental measurement of spin relaxation anisotropy depending on electric field in [111]-oriented quantum wells. |