MAxFA1-xPbI3钙钛矿晶体中不同电子与空穴亚群的毫秒级自旋弛豫时间

这种兼具卓越光学品质与迷人自旋特性的独特组合,为有机-无机杂化钙钛矿半导体中的光学自旋操控开辟了新途径。通过光探测磁共振技术,研究人员对混合阳离子MAxFA1-xPbI3单晶(x=0.4和0.8)中电子与空穴的自旋特性展开研究,成功解析出多个具有不同g因子的自旋亚群——电子g因子分布在2.9至3.6区间,空穴g因子则介于0.5至1.2之间,揭示了载流子多样化的局域化环境。测量显示纵向自旋弛豫时间T1最长可达2毫秒,即便在1.6K低温下弱局域化载流子仍能保持微秒量级的T1值。T1的磁场依赖性主要源于随机核(奥弗豪泽)场作用,其中电子核场强度约0.4-0.8毫特斯拉,空穴核场约4-12毫特斯拉,对应由载流子在浅局域位点间跳跃所决定的微秒级超精细场相关时间。T1的温度依赖性揭示了载流子的弱局域化势能特征,并展现出T1与自旋系综非均匀性之间的关联。这些发现确立了混合A位钙钛矿单晶作为拥有长寿命自旋态的固态量子信息平台的巨大潜力。

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提交arXiv: 2026-04-08 09:44

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