Optical Pumping of Spin-Polarized Conduction Electrons and Inelastic Scattering by Neutral Acceptors

Abstract

The energy relaxation mechanisms of conduction electrons in p-type GaSb at 1.9 OK are investigated by an optical pumping technique. Spin-polarized electrons are excited across the forbidden band gap with circularly polarized light. The number of photocreated electrons is obtained from the intensity of the photoluminescence; and the spin polarization from thedegreeof polarization of the photoluminescence. The experiment shows that the number of electrons and the spin polarization at the conduction band edge depend on the initial energy of the electrons and on the number of neutral acceptors. An explanation of the results is given in terms of two processes of energy relaxation for conduction electrons: (i) the emission of longitudinal optical phonons, and (ii) inelastic scattering by neutral acceptors.Les mecanismes de relaxation d'energie des Clectrons de conduction dans GaSb de type p a 1.9 "K son1 CtudiCs par une technique de pompage optique. Des electrons a spins polarises sont excites a travers la bande interdite par desorption de lurniere polarisee circulairement. Le nombre d'Clectrons photo-crets est obtenus de I'intensitt de la photoluminescence; et la polarisation des spins, du degrC de polarisation de la photoluminescence. L'experience rnontre que le nombre d'klectrons et la polarisation des spins au seuil de la bande de conduction dependent de l'energie initiale des electrons et du nombre des accepteurs neutres. Une explication des rksultats est donnee en termes de deux processus de relaxarion d'energie pour des electrons de conduction: (i) I'Cmission de phonons optiques longitudinaux, et (ii) une diffusion inelastique par les accepteurs neutres.[Traduit par le journal]Can. J. Phys., 51, 718 (1973)