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Dissertations / Theses on the topic 'Relaxation paramagnétique du spin'
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Zinsou, Paul Komlan. "Amélioration d'un spectromètre de mesure des temps de relaxation courts. Application aux matériaux vitreux." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30050.
Full textAbstract:
Les travaux effectues dans cette these se presentent en deux parties: amelioration d'un spectrometre existant au laboratoire et application a la relaxation d'echantillons vitreux. Le travail personnel de l'auteur a porte notamment sur le calcul et la realisation d'une nouvelle tete de mesure et d'une nouvelle cavite resonnante. Le coefficient de surtension relativement eleve de cette derniere a permis d'ameliorer d'un facteur 10 la sensibilite pratique du spectrometre a modulation et de mesurer des temps de relaxation t#1 sur la gamme de 10#-#5 a 10#-#1#0s. Il a ete mis en place un dispositif de balayage du champ magnetique et de detection synchrone du signal classique au niveau du spectrometre a modulation. Cette amelioration de l'appareillage a permis de mesurer des temps de relaxation t#1 tres courts (t#1 10#-#8s) dans les echantillons dilues. L'application de ces resultats a ete l'etude de la relaxation des verres borates dopes avec differentes concentrations de fe#2o#3 et un verre phosphate dope avec yb#2o#3. Les mesures des temps de relaxation t#1 en fonction de la temperature ont ete effectuees dans la gamme de 5 a 250k. Pour les verres borates dopes avec fe#2o#3, il a ete propose un mecanisme de relaxation mettant en jeu les tls et les paires en interaction d'echange. Par contre, pour le verre dope avec yb#2o#3, le phenomene de relaxation est identique a celui des cristaux ioniques mais avec une temperature de debye basse a 40k
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Jeannin, Marc. "Reconnaissance moléculaire dans des solutions ioniques paramagnétiques par relaxation nucléaire." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10070.
Full textAbstract:
Nous etudions la structure locale de solutions d'electrolytes comportant des impuretes parama/gnetiques par des mesures des temps de relaxation nucleaire en rmn. Grace aux equations integrales de la theorie des liquides et au modele de debye-huckel d'ecrantage du potentiel coulombien, nous avons obtenu des potentiels de force moyenne, puis des fonctions de correlation de paire pour des ions attractifs en solution. Nous expliquons ainsi les taux de relaxation intermoleculaires d'origine dipolaire magnetique des protons des cations tetramethylphosphonium couples aux spins electroniques des anions radicalaires nitrosodisulfonate en solution dans l'eau lourde. Nous avons ensuite developpe un modele permettant d'evaluer l'amplitude de la forte interaction hyperfine scalaire du spin electronique avec les noyaux de phosphore dont nous etudions les deplacements des raies de resonance en fonction de la concentration en ions paramagnetiques. Nous avons pu interpreter remarquablement le rapport anormal des temps de relaxation longitudinale et transverse intermoleculaires voisin de 1. 5 des noyaux de phosphore du tetramethylphosphonium en presence de radicaux nitrosodisulfonate a diverses concentrations ioniques. Nous confirmons ainsi la validite de notre modele decrivant les proprietes dynamiques d'ions attractifs dilues dans l'eau. Pour les valeurs absolues des taux de relaxation des phosphores, nos calculs conduisent a des valeurs un peu trop faibles. Notons cependant que notre modele ne dispose d'aucun parametre ajustable. Il convient de tenir compte egalement des effets d'anisotropie dans les processus diffusionnels a courte distance dus a la forme non spherique des ions. L'importance de ces effets d'anisotropie vient d'etre prouve sur un systeme plus simple constitue par une solution de radicaux tempol dans l'eau. L'introduction d'un potentiel effectif electrostatique anisotrope de paire donne alors un tres bon accord avec l'experience
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Souag, Nadia. "Caractérisation par des mesures magnétiques de l'oxyde de zinc entrant dans la composition des varistances." Toulouse 3, 1987. http://www.theses.fr/1987TOU30310.
Full textAbstract:
Nous avons etudie le spectre de rpe en bande x d'un echantillon de zno degaze a haute temperature. Deux raies, respectivement situees a g=1,96 et g=2 290 k sont observees. Nous avons etudie leur evolution en position (valeur de g), largeur et intensite en fonction de la temperature entre 10 et 290 k. Nous avons etudie aussi la relaxation spin-reseau de cet echantillon par les techniques de saturation continue et de modulation sur la gamme de temperatures de 20 a 290 k. Nous en avons deduit une mesure de la temperature de debye. Nous avons egalement etudie un echantillon de zno dope au co#3o#4 qui montre un spectre de structure hyperfine bien resolu
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Giri, Rakshyakar. "Electron and nuclear spin dynamics in GaAs microcavities." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20037/document.
Full textAbstract:
Nous avons obtenu des angles de rotation Faraday (RF) allant jusqu'à 19° par orientation optique d'un gaz d'électrons dans GaAs de type n inclus dans une microcavité (Q=19000), sans champ magnétique. Cette forte rotation est obtenue en raison des multiples allers-retours de la lumière dans la cavité. Nous avons également démontré la commutation optique rapide de la RF à l'échelle sub-microseconde en échantillonnant le signal de RF sous excitation impulsionnelle mono-coup. De la dépolarisation de la RF en champ magnétique transverse, nous avons déduit un temps de relaxation de spin de 160 ns. Le concept de section efficace de RF, coefficient de proportionnalité entre l'angle RF, la densité de spin électronique, et le chemin parcouru, a été introduit. La section efficace de RF, qui définit l'efficacité du gaz d'électrons à produire une RF, a été estimée quantitativement, et comparée avec la théorie. Nous avons également démontré la possibilité de mesurer de manière non destructive l'aimantation nucléaire dans GaAs-n, via la RF amplifiée par la cavité. Contrairement aux méthodes existantes, cette détection ne nécessite pas la présence d'électrons hors équilibre. Par cette technique nous avons étudié la dynamique de spin nucléaire dans GaAs-n avec différents dopages. Contrairement à ce qu'on pourrait attendre, le déclin de la RF nucléaire est complexe et consiste en deux composantes ayant des temps de relaxation très différents. Deux effets à l'origine de la RF nucléaire sont identifiés: le splitting de spin de la bande de conduction, et la polarisation en spin des électrons localisés, tous deux induits par le champ Overhauser. Le premier effet domine la RF nucléaire dans les deux échantillons étudiés, tandis que la RF induite par les électrons localisés n'a été observée que dans l'échantillon métalliqueWe obtained Faraday rotation (FR) up to 19° by using optical orientation of electron gas in n-doped bulk GaAs confined in a microcavity (Q=19000), in the absence of magnetic field. This strong rotation is achieved because the light makes multiple round trips in the microcavity. We also demonstrated fast optical switching of FR in sub-microsecond time scale by sampling the FR in a one-shot experiment under pulsed excitation. From the depolarization of FR by a transverse magnetic field, we deduce electron spin relaxation time of about 160 ns. A concept of FR cross-section as a proportionality coefficient between FR angle, electron spin density and optical path is introduced. This FR cross-section which defines the efficiency of spin polarized electrons in producing FR was estimated quantitatively and compared with theory. We also demonstrated non-destructive measurement of nuclear magnetization in n-GaAs via cavity enhanced FR. In contrast with the existing optical methods, this detection scheme does not require the presence of detrimental out-of-equilibrium electrons. Using this technique, we studied nuclear spin dynamics in n-GaAs with different doping concentrations. Contrary to simple expectation, the nuclear FR is found to be complex, and consists of two components with vastly different time constants. Two effects at the origin of FR have been identified: the conduction band spin splitting and the localized electron spin polairzation both induced by the Overhauser field. The first effect dominates the FR in both studied samples, while the FR induced by the localized electrons has been observed only in the metallic sample
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Lopez, Robert. "Amélioration de la mesure du temps de relaxation spin-réseau T1 en résonance paramagnétique électronique. Application à l'acétate de cuivre et de calcium dilué et à un verre boraté dopé au Fe2O3." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30273.
Full textAbstract:
Le premier chapitre de cette these presente une nouvelle methode de mesure resonnante des temps de relaxation spin-reseau t1 en resonance paramagnetique electronique. Elle repose sur la variation de l'aimantation d'un materiau produite par un passage adiabatique rapide a la resonance pour differentes frequences de modulation d'amplitude du champ statique. L'amplitude de la modulation doit etre tres inferieure a la demi-largeur a mi-hauteur de la raie d'absorption. Cette methode a ete developpee a partir de la solution des equations phenomenologiques de bloch par la transformee de laplace. Le deuxieme chapitre presente la conception et la realisation d'un microvoltmetre selectif charge d'ameliorer la sensibilite de la mesure par la methode d'herve et pescia des temps de relaxation spin-reseau t1 inferieurs a la micro seconde. Il est constitue d'un recepteur superheterodyne a double melange de frequences suivi d'une detection synchrone pilotee par une boucle a verrouillage de phase. Ce recepteur travaille dans la gamme de frequences 0,5 a 9 mhz jusqu'a 0,1 micro volt. Le troisieme chapitre decrit l'application de ces methodes a deux categories d'echantillons. D'une part sur le cristal d'acetate de cadmium et de calcium hexahydrate dope au cuivre et d'autre part sur un verre borate dope au fe203
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VIGOUROUX, CECILE. "Microdynamique des solutions : influence des espèces paramagnétiques sur la relaxation en RMN." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10068.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'etude de differents systemes modeles en solution, representant les interactions inter- ou intramoleculaires. L'agent de perturbation est une espece paramagnetique. Nous utilisons le tempol (radical nitroxyde neutre), l'anion nitrosodisulfonate (radical nitroxyde charge) ou des cations lanthanide trivalents. La methode consiste a mesurer des taux de relaxation spin-reseau et des coefficients de diffusion translationnelle par resonance magnetique nucleaire, puis a elaborer un modele theorique ou les valeurs calculees sont les plus proches possibles des valeurs experimentales. Les resultats obtenus montrent la particularite du chloroforme (formation d'agregats entre molecules de chloroforme et de solute). Nous montrons egalement que le fluor est difficilement utilisable comme sonde de distance intramoleculaire pour nos systemes (sucre doublement marque par un radical tempol et un noyau #1#9f). Nous avons pu mettre en evidence par la mesure experimentale la formation d'associations entre un ion cs#+ et une molecule de tempol par un modele simultane de dynamique translationnelle et rotationnelle. Les resultats sur les cations lanthanides trivalents en presence de cations tetramethylammonium montrent que les modeles de mouvements relatifs d'ions spheriques sont parfaitement adaptes a ces systemes. Nous obtenons une adequation moins bonne en remplacant un radical neutre (tempol) par un radical charge (anion nitrosodisulfonate) en presence d'un autre anion (methanesulfonate). Nous pouvons alors etudier les proprietes electroniques des cations lanthanides. Nous montrons experimentalement la substitution des molecules d'eau par l'anion nitrate complexant dans le cas du gd#3#+. Nous estimons les parametres de champ cristallin des cations lanthanides hydrates par des mesures de deplacements paramagnetiques.
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Szilagyi, Petra Agota. "Study of iron-chelates in solid state and aqueous solutions using Mössbauer spectroscopy." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/142/.
Full textAbstract:
Ce travail a été consacré à l'étude du complexe éthylènediamine tétra-acétate de fer(III) (FeIIIEDTA) et de ses analogues : cyclohexanediamine tétra-acétate de fer(III) (FeIIICDTA) et (N,N')éthylènediamine di-acétate de fer(III) (FeIIIEDDA). Les structures de ces complexes en solutions aqueuses aux pH différents ont été proposées. La photodégradation du FeIIIEDTA ainsi que l'auto-oxydation du système Fe2+/EDTA dans les états solide et en solution ont été étudiées. Les mécanismes des réactions entre les complexes de FeIIIEDTA/CDTA/EDDA et l'H2O2 ainsi que la structure des intermédiaires issus de ces réactions ont été proposés. La relaxation magnétique du complexe NaFeEDTA. 3H2O à l'état solide ainsi que sa stabilité thermique et l'oxydation à l'air des produits issus de sa dégradation thermique (deux espèces de fer(II)) ont été étudiées par spectrométrie MössbauerThis work has been devoted to the investigation of the ferric ethylenediaminetetraacetate, FeIIIEDTA and its analogues: the ferric cyclohexanediaminetetraacetate, FeIIICDTA and the ferric (N,N')ethylenediaminediacetate, FeIIIEDDA complexes. Structure of these complexes in aqueous solutions at different pH values have been proposed. The photodegradation of the FeIIIEDTA complex as well as the autoxidation of the Fe2+/EDTA system in solid state and in aqueous solution phase have been studied. Reaction pathways and structures for intermediate species forming in the course of the reaction between FeIIIEDTA/CDTA/EDDA and H2O2 have been proposed. The magnetic relaxation of the solid NaFeEDTA. 3H2O as well as the thermal stability and further aerial degradation of the decomposition products have been studied using Mössbauer spectroscopy
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Marino, Robert. "Propriétés magnétiques et optiques de cristaux dopés terres rares pour l’information quantique." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10101/document.
Full textAbstract:
La maitrise de l’information représente un avantage concurrentiel de nos jours. Malgré une intensification des moyens développés pour protéger les flux de données, il n’est actuellement pas possible d’échanger à distance et de façon complètement sure, une information entre deux interlocuteurs. Néanmoins, des travaux menés par Bennett et Brassard ont montré qu’il est possible d’atteindre un niveau de sécurité maximum en utilisant un protocole quantique de transmission de l’information. Ce protocole se base sur l’utilisation de réseaux télécom utilisant des répéteurs quantiques à la place des répéteurs classiques. La voie étudiée dans cette thèse, réalisée en partie dans le cadre du projet européen QuRep, a pour but l’amélioration des connaissances sur les monocristaux dopés aux ions de terre rare qui sont des candidats de choix pour la mise au point de répéteurs quantiques. Deux grands axes ont émergés : dans un premier temps nous avons essayé de comprendre quels sont les facteurs de succès et limitatifs dans l’utilisation du cristal de Nd : YSO en tant qu’hôte pour les mémoires quantiques avec pour objectif le transfert de la cohérence électronique vers des niveaux hyperfins. Dans un second temps, nous avons étudié un cristal présentant une structure hyperfine directement accessible en optique, Er : YLF afin de vérifier sa potentielle utilisation pour les mémoires quantiques. Ces travaux ont permis, entre autre, de réaliser un transfert de cohérence d’un niveau Zeeman électronique vers un niveau hyperfin avec un temps de stockage de plus de 300 µs, ce qui permet d’envisager une mémoire quantique dans Nd : YSO permettant de réémettre un photon à la demandeThe control of information is a competitive advantage today. Despite an intensification of the means developed to protect the data stream, it is currently not possible to exchange remotely and in a completely safe way information between two parties. However, the work of Bennett and Brassard have shown that it is possible to achieve a maximum level of security using a protocol for transmitting quantum information. This protocol is based on the use of telecom networks using quantum repeaters in place of conventional repeaters.The route studied in this thesis, carried out partly in the framework of the European Project QuRep, aims to improve knowledge on single crystals doped with rare earth ions that are good candidates for the development of quantum repeaters. Two main areas emerged: on the one hand, we tried to understand the success and limiting factors regarding the use of Nd : YSO single crystal as host for quantum memories. The objective was also to transfer the coherence from an electronic Zeeman level to the hyperfine levels. In a second step, we studied a crystal with a hyperfine structure directly accessible in optics, Er : YLF to assess its potential use for quantum memories. Among other things, we achieved the transfer of coherence from a Zeeman level to an hyperfine level with a storage time of over 300 microseconds, which allows to consider the development an on demand readout quantum memory in Nd : YSO
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Bahr, Stefan. "Dynamique Quantique des Nanoaimants Moléculaires." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00338458.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la dynamique quantique des aimants moléculaires Fe8 et Mn6. Dans nos expériences nous utilisons des micro-sondes à effet Hall pour la mesure de la dynamique de l'aimantation. Ces sondes ont un domaine de fonctionnement très large en température et en champ magnétique et elles permettent d'avoir une résolution temporelle de la dynamique de l'aimantation bien inférieure à la microseconde.La première partie présente des mesures d'aimantation résolues en temps de l'aimant moléculaire Fe8. Nous présentons plusieurs expériences indépendantes, qui mettent en évidence les différents couplages entre les spins et qui permettent d'observer la dynamique quantique des spins moléculaires. Les études de la dynamique de l'aimantation nous donne un accès direct au processus de relaxation de spin, en particulier ces études nous permettent d'étudier l'interaction entre spins et phonons. Dans ce contexte nous avons développé une technique « pompe-sonde » avec deux impulsions de micro-ondes décalées en temps pour étudier la dynamique très rapide des spins.
La deuxième partie concerne les mesures d'aimantation de l'aimant moléculaire Mn6 par magnétométrie Hall. De nombreuses mesures dans différents régimes en température et en champ magnétique nous permettent de caractériser les propriétés magnétiques de la molécule. Finalement, des simulations numériques qui s'appuient sur un modèle dimérique de la molécule (en présence des termes d'interaction par échange symétriques et antisymétriques) nous permettent d'expliquer théoriquement les transitions par effet tunnel.
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Dol, Cyrielle. "Effet du nanoconfinement par des matériaux nanostructurés sur les propriétés des radicaux phénoxyle." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4739.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a pour but l’étude de l’influence du nanoconfinement sur le comportement du radical phénoxyle. Une nouvelle méthodologie de génération des radicaux phénoxyle à l’état solide a été mise au point. Elle fait intervenir la fragmentation de motifs diazène et ne nécessite ni solvant ni co-réactif. Une étude de spin-trapping a permis de valider cette approche. Ainsi a été synthétisée une grande variété de matériaux hybrides organique-inorganiques, de type silice mésoporeuse (SBA 15, MCM-41) et de type polysilsesquioxane lamellaire ou poreux, fonctionnalisés par différents précurseurs de radicaux phénoxyle. Les propriétés spectroscopiques du radical phénoxyle confiné dans ces matériaux ont été étudiées par RPE en onde continue ou pulsée. Ces matériaux permettent d’augmenter de manière remarquable la durée de vie des radicaux phénoxyle. Dans ces conditions, ces derniers peuvent être qualifiés de persistants et dans certains cas de stables. L’influence du confinement a également pu être mis en évidence sur les propriétés de relaxation du radical. Enfin, une application de ces matériaux en tant que photo-initiateurs de polymérisation radicalaire a été développéeAbstract : The aim of this study is to explore the influence of nanoconfinement on the phenoxyl radical behavior. A new methodology allowing the traceless solid state generation of phenoxyl radical was developed. It relies on the fragmentation of a diazene moieties and no solvent nor co-reagent are needed. A spin-trapping study was used to validate this approach. A wide variety of organic-inorganic hybrid materials, like mesoporous silica (SBA-15, MCM-41) and lamellar or porous polysilsesquioxane, functionalized with various phenoxyl radical precursors was synthesized. The spectroscopic properties of the phenoxyl radical contained in these materials were studied by EPR. These materials enable an amazing increase of the phenoxyl radical lifetime, they transform transient phenoxyl radical into persistent and even stable ones. The influence of the confinement has also been observed on the radical relaxation properties. Finally, an application of these materials as polymerization photo-initiator was successfully developed
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Sanquer, Marc. "Transport électronique et magnétisme dans les conducteurs organiques irradiés." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112321.
Full textAbstract:
Les conducteurs organiques présentent un large domaine de température dans lequel ils sont métalliques. L'instabilité de leur gaz électronique, très anisotrope, peut conduire à une transition de phase à basse température. Mais, si les électrons sont suffisamment unidimensionnels, des fluctuations annonçant cette instabilité se développent dans le régime haute-température et peuvent donner un transport collectif du courant. Les défauts créés par irradiation sont capables de localiser les électrons presque unidimensionnels. La conductivité devient sous irradiation caractéristique d'un effet tunnel assisté par les phonons entre particules métalliques. Cette étude décrit le magnétisme de ces électrons. Le désordre réduit l'interaction des spins électroniques avec les phonons et augmente celle entre les spins localisés. Mais si le gaz électronique n'est plus suffisamment unidimensionnelle désordre d'irradiation ne peut plus localiser les électrons. Notre étude de conductivité montre que le désordre diminue d'abord le temps de relaxation électronique avant d'induire à partir d'une certaine dose la localisation précédemment décrite. En outre, la conductivité collective peut être mise en évidence par l'irradiation grâce aux écarts de comportement par rapport au modèle à un électron. TTF-TCNQ et (TMTSF)₂C10₄ sont étudiés de ce point de vue.
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Willis, Maureen. "Muon spin relaxation as a probe of electron spin relaxation in organic semiconductors." Thesis, Queen Mary, University of London, 2012. http://qmro.qmul.ac.uk/xmlui/handle/123456789/5392.
Full textAbstract:
The purpose of this thesis is to study the electron spin relaxation (eSR) in small organic molecular semiconductors using the muon spin relaxation (MuSR) technique. One of the inherent problems in utilising the spin degree of freedom is the lack of understanding of the fundamental mechanisms behind spin relaxation. Two interactions have been proposed as the dominant mechanisms behind the spin relaxation, the Hyper ne interaction (HFI) and the Spin Orbit (SO) interaction. There remains much debate over the models for these interactions and their exact role, a contention that drives the work carried out in this thesis. The MuSR technique is utilised providing a novel molecular scale probe sensitive to relaxation rates in the range of 0.01-10 MHz. The Avoided Level crossing (ALC) MuSR application is useful in accessing the spin relaxation information. Temperature dependent ALC-MuSR measurements are performed for a selection of functionalised acenes and Quinolate molecules. Transverse eld MuSR measurements are also taken to determine the Hyper ne coupling constants present. DFT and semi-empirical computational methods are employed to determine theoretical values for the isotropic and anisotropic terms and the suitability of these methods was discussed. It is concluded that an intra-molecular eSR is present in all small organic molecular semiconductors. The mechanism behind this eSR was found not to be the HFI but in fact the SO interaction. It is also determined that the eSR is coupling to the vibrations in the molecule and a possible theory based on the curvature of the molecule from the vibrational modes inducing an enhanced SO coupling is proposed, which results in the eSR. The nal part of this thesis looks at the future experiments that have been initiated or can be conducted to further the understanding of spin relaxation and determine the role of a vibrationally enhanced SO coupling.
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Hachiya, Marco Antonio de Oliveira. "Spin relaxation in semiconductor nanostructures." Universidade de São Paulo, 2013. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-13012014-151605/.
Full textAbstract:
In the research field of spintronics, it is essential to have a deep understanding of the relaxation mechanisms of the spin degree of freedom. To this end, we study the spin relaxation in semiconductor nanostructures with spin-orbit interaction. First we analyze the spin decay and dephasing in graphene quantum dots within the framework of the Bloch-Redfield theory. We consider a gate-tunable circular graphene quantum dot where the intrinsic and Rashba spin-orbit interactions are operative. We derive an effective Hamiltonian via the Schrieffer-Wolff transformation describing the coupling of the electron spin to potential fluctuations generated by the lattice vibrations. The spin relaxation occurs with energy relaxation provided by the electron-phonon coupling and the spin-flip transition assisted by spin-orbit interactions. We predict a minimum of the spin relaxation time T1 as a function of the external magnetic field Bext caused by the Rashba spin-orbit coupling-induced anticrossing of opposite spin states. By constrast, the intrinsic spin-orbit interaction leads to monotonic behavior of T1 with Bext due to direct spin-phonon coupling. We also demonstrate that the spin decoherence time T2 = 2T1 in graphene is dominated by relaxation processes up to leading order in the spin-orbit interaction and the electron-phonon coupling mechanisms. Secondly, we develop a numerical model to account for the D´yakonov-Perel spin relaxation mechanism in multisubband quantum wires. We consider the elastic spin-conserving scattering events in the time-evolution operator and then evaluate the time-dependent expectation value of the spin operators. After averaging these results over an ensemble, we can extract the spin relaxation time as a function of Bext. We observe a non-monotonic behavior for the spin relaxation time with Bext aligned perpendicularly to the quantum wire. This effect is called ballistic spin resonance. In our model, the ballistic spin resonance occurs near the subband anticrossing induced by the subband-spin mixing spin-orbit interaction term. In systems with weak spin-orbit coupling strenghts, no spin resonance is observed when Bext is parallel to the channel. Nevertheless, we also predict the emergence of anomalous resonances plateaus in systems with strong spin-orbit couplings even when Bext is aligned with the quantum wire. Finally, we predict the emergence of a robust spin-density helical crossed pattern in two-dimensional electron gas with Rashba α and Dresselhaus β spin-orbit couplings. This pattern arises in a quantum well with two occupied subbands when the spin-orbit coupling strenghts are tuned to have equal absolute strengths but opposite signs, e.g., α1 = +β1 e α2 = −β2 for the first v = 1 and second v = 2 subbands. We named this novel pattern as crossed persistent spin helices. We analyze the spin-charge coupled diffusion equations in order to investigate the lifetime of the crossed persistent spin helices and the feasibility of probing the crossed persistent spin helix mode. We also study the inteband spin-orbit interaction effects on the crossed persistent spin helices, energy anticrossings and spin textures induced by the interband spin-orbit couplingNo campo de pesquisa denominado spintrônica é de fundamental importância o entendimento dos mecanismos de relaxação de spin. A fim de contribuir com esse objetivo, estudamos a relaxação de spin em nanoestruturas semicondutoras na presença da interação spin-órbita. Primeiramente, analisamos o decaimento e defasamento do spin eletrônico em pontos quânticos formados no grafeno usando a teoria de Bloch-Redfield. Consideramos um ponto quântico circular com as interações spin-órbita intrínseca e de Rashba. A relaxação de spin ocorre via relaxacação de energia pela interação elétron-fônon acompanhado do mecanismo de spin-flip auxiliado pela interação spin-órbita. Previmos a presença de um mínimo no tempo de relaxação de spin T1 em função do campo magnético externo Bext causado pelo acoplamento spin-órbita de Rashba que por sua vez leva a cruzamento evitado de níveis de energia com spins opostos. Em contraste, a interação spin-órbita intrínseca gera um comportamento monotônico de T1 com Bext devido ao acoplamento direto spin-fônon. Demonstramos também que o tempo de decoerência de spin T2 = 2T1 é dominado por contribuições dos mecanismos de relaxação em primeira ordem na interação spin-órbita e na interação elétron-fônon. Desenvolvemos também um modelo numérico que leva em conta o mecanismo de relaxação de spin de D´yakonov-Perel em fios quânticos com múltiplas subbandas. Consideramos espalhamentos elásticos, que conservam a orientação do spin, no operador evolução temporal. Em seguida, calculamos o valor esperado dos operadores de spin dependentes do tempo para um ensemble de elétrons. Por fim, extraímos o tempo de relaxação de spin em função do campo magnético externo Bext. Observamos um comportamento não-monotônico da relaxação de spin para um campo Bext alinhado perpendicularmente ao fio quântico. Em sistemas com acoplamento spin-órbita fracos, nenhuma ressonância de spin é encontrada quando Bext está alinhado paralelamento ao fio quântico. No entanto, previmos o aparecimento de ressonâncias de spin anômalas em sistemas com forte acoplamento spin-órbita mesmo quando Bext está alinhado ao canal balístico. Por fim, estudamos a formação de uma densidade de spin helicoidal cruzada e robusta contra espalhamento por impurezas em um gás bi-dimensional de elétrons na presença das interações spin-órbita de Rashba α and Dresselhaus β. Generalizamos o efeito previsto para um poço quântico com uma subbanda para duas subbandas ocupadas quando as interações spin-órbita assumem o mesmo valor em intensidade mas sinais opostos, e.g., α1 = +β1 e α2 = −β2 para a primeira v = 1 e segunda v = 2 subbandas. Denominamos esse novo padrão de helicóides de spin persistentes e cruzadas. Analisamos as equações de difusão com carga e spin acoplados com o intuito de investigarmos o tempo de vida das densidades de spin helicoidais cruzadas e a possibilidade de medi-las com os experimentos atuais. Estudamos também o efeito da interação spin-órbita interbanda na relaxação dos modos helicoidais de spin, espectro de energia com cruzamentos evitados e texturas de spin
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John, Gareth. "Spin relaxation phenomena in GaAs/AlGaAs." Thesis, University of Southampton, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.433964.
Full text
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Zakharov, Dmitry. "Exchange and relaxation in spin chains /." Göttingen : Cuvillier, 2007. http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&doc_number=016072157&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA.
Full text
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Konschelle, François. "Supraconductivité en présence de forts effets paramagnétique et spin-orbite." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00517920.
Full textAbstract:
L'état supraconducteur étant un condensat de paires de Cooper constitué d'électrons de moments et de spins opposés, il peut être fortement influencé par des effets de spin. Au cours de cette thèse, nous étudions l'effet d'un fort champ d'échange et d'un effet spin-orbite de type Rashba sur les propriétés supraconductrices. Dans une première partie, on étudie les effets associés à l'interaction entre supraconductivité et fort champ d'échange, se caractérisant par une transition de phase vers un état supraconducteur inhomogène découvert par Fulde, Ferrell, Larkin et Ovchinnikov (FFLO). On étudie tout particulièrement les fluctuations supraconductrices à l'approche de la transition de phase. On montre que ces fluctuations peuvent servir de révélateur à cette phase. Notamment, la capacité calorifique et la paraconductivité divergent de façon caractéristique à la transition vers un état modulé. On décrit également comment les effets paramagnétiques modifient les fluctuations de l'aimantation, annulant la réponse diamagnétique ou produisant des oscillations entre réponse para- et dia-magnétique. La seconde partie est dévolue aux jonctions supraconducteur-ferromagnétique (S/F). Dans les jonctions Josephson S/F/S, le champ d'échange donne lieu à des oscillations du courant critique en fonction de la longueur de la jonction, charactérisées par une alternance des états 0 et π. On prédit une transition entre les états 0 et π induite par la température, même dans la limite ballistique. Dans cette limite ballistique, on montre également que le courant de Josephson s'atténu sous la forme de lois de puissance en fonction de la longueur de la jonction, alors que le cas diffusif présente une atténuation exponentielle. On étudie ensuite la seconde harmonique de la relation courant-phase en présence d'une faible quantité d'impuretés. La dernière partie traite des effets de proximité lorsque les deux effets paramagnétique et spin-orbite sont présents dans une jonction Josephson. On montre que l'association d'une interaction Rashba et d'un champ d'échange induit un couplage direct entre les ordres magnétique et supraconducteur. En particulier, ce couplage permet de générer toute la dynamique magnétique par l'application d'une simple tension électrique.
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Yuan, Shengjun. "Relaxation and decoherence in quantum spin system." [S.l. : Groningen : s.n. ; University Library of Groningen] [Host], 2008. http://irs.ub.rug.nl/ppn/306075334.
Full text
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Steele, Andrew J. "Quantum magnetism probed with muon-spin relaxation." Thesis, University of Oxford, 2011. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:030d7e91-f38e-433f-9539-652b0f4996cc.
Full textAbstract:
This thesis presents the results of muon-spin relaxation (µ+SR) studies into magnetic materials, and demonstrates how these results can be exploited to quantify the materials’ low moments and reduced dimensionality. Dipole-field simulations, traditionally used to estimate likely muon sites within a crystal structure, are described. A novel Bayesian approach is introduced which allows bounds to be extracted on magnetic moment sizes and magnetic structures—previously very difficult using µ+SR—based on reasonable assumptions about positions in which muons are likely to stop. The simulations are introduced along with relevant theory, and MµCalc, a platform-independent program which I have developed for performing the calculations is described. The magnetic ground states of the isostructural double perovskites Ba2NaOsO6 and Ba2LiOsO6 are investigated with µ+SR. In Ba2NaOsO6 long-range magnetic order is detected via the onset of a spontaneous muon-spin precession signal below Tc = 7.2(2) K, while in Ba2LiOsO6 a static but spatially-disordered internal field is found below 8 K. Bayesian analysis is used to show that the magnetic ground state in Ba2NaOsO6 is most likely to be low-moment (˜ 0.2µB) ferromagnetism and not canted antiferromagnetism. Ba2LiOsO6 is antiferromagnetic and a spin-flop transition is found at 5.5 T. A reduced osmium moment is common to both compounds, probably arising from a combination of spin–orbit coupling and frustration. Results are also presented from µ+SR investigations concerning magnetic ordering in several families of layered, quasi–two-dimensional molecular antiferromagnets based on transition metal ions such as S = ½ Cu2+ bridged with organic ligands such as pyrazine. µ+SR allows us to identify ordering temperatures and study the critical behaviour close to TN , which is difficult using conventional probes. Combining this with measurements of in-plane magnetic exchange J and predictions from quantum Monte Carlo simulations allows assessment of the degree of isolation of the 2D layers through estimates of the effective inter-layer exchange coupling and in-layer correlation lengths at TN. Likely metal-ion moment sizes and muon stopping sites in these materials are identified, based on probabilistic analysis of dipole-fields and of muon–fluorine dipole–dipole coupling in fluorinated materials.
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Aston, Georgina Margaret. "Molecular dynamics with muon spin relaxation/rotation." Thesis, University of East Anglia, 1997. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.338062.
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Leyland, William John Hodgson. "Spin transport and relaxation in semiconductor heterostructures." Thesis, University of Cambridge, 2008. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.612025.
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Wesslén, Carl. "Confinement Sensitivity in Quantum Dot Spin Relaxation." Doctoral thesis, Stockholms universitet, Fysikum, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:su:diva-142133.
Full textAbstract:
Quantum dots, also known as artificial atoms, are created by tightly confining electrons, and thereby quantizing their energies. They are important components in the emerging fields of nanotechnology where their potential uses vary from dyes to quantum computing qubits. Interesting properties to investigate are e.g. the existence of atom-like shell structures and lifetimes of prepared states. Stability and controllability are important properties in finding applications to quantum dots. The ability to prepare a state and change it in a controlled manner without it loosing coherence is very useful, and in some semiconductor quantum dots, lifetimes of up to several milliseconds have been realized. Here we focus on dots in semiconductor materials and investigate how the confined electrons are effected by their experienced potential. The shape of the dot will effect its properties, and is important when considering a suitable model. Structures elongated in one dimension, often called nanowires, or shaped as rings have more one-dimensional characteristics than completely round or square dots. The two-dimensional dots investigated here are usually modeled as harmonic oscillators, however we will also consider circular well models. The effective potential confining the electrons is investigated both in regard to how elliptical it is, as well as how results differ when using a harmonic oscillator or a circular well potential. By mixing spin states through spin-orbit interaction transitioning between singlet and triplet states becomes possible with spin independent processes such as phonon relaxation. We solve the spin-mixing two-electron problem numerically for some confinement, and calculate the phonon transition rate between the lowest energy singlet and triplet states using Fermi's golden rule. The strength of the spin-orbit interaction is varied both by changing the coupling constants, and by applying an external, tilted, magnetic field. The relation between magnetic field parameters and dot parameters are used to maximize state lifetimes, and to model experimental results.At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 3: Manuscript.
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Yeung, R. R. "Nuclear spin relaxation and morphology of solid polyolefins." Thesis, University of East Anglia, 1985. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.356619.
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Harper, R. E. "Anomalous nuclear spin-lattice relaxation peaks in InSb." Thesis, University of St Andrews, 1986. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.373036.
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Handsel, Jennifer. "Anisotropy and spin relaxation in the condensed phase." Thesis, University of Oxford, 2016. https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:8a268360-4e6c-4a18-96e2-f60a57b5b5df.
Full textAbstract:
Chapter 1 introduces the concept of spin, how spins interact, and how the spin state in a radical pair can affect the outcome of a chemical reaction between the unpaired electrons. The computational methodology for simulating such radical pairs is also discussed. Chapter 2 discusses anisotropy in the singlet recombination yield of a radical pair in a carotenoid-porphyrin-fullerene triad, containing many hyperfine couplings. The singlet yield was calculated as a function of the direction of an applied magnetic field, using symmetry in the molecule to reduce the size of the problem. The symmetry reduction was partially successful, however it was not possible to include all the hyperfine couplings in the molecule. Chapter 3 introduces a radical pair located on a flavin ligand and a tryptophan residue in the protein cryptochrome, and discusses the spin-relaxation mechanism of singlet-triplet dephasing. Magnetic field effect curves, describing the formation of a secondary radical pair as a function of applied magnetic field, were found to be broader in longer-lived radical pairs, due to dephasing caused by spin-selective recombination to the singlet ground state. Additional singlet-triplet dephasing may occur due to hopping of one of the unpaired electrons, between a zone of strong exchange interaction and a zone of negligible exchange interaction, although this is an incomplete description of the spin-relaxation. Chapter 4 discusses the effect of rotational tumbling on spin-relaxation in the flavin-tryptophan radical pair in cryptochrome. Simulations indicated that the resulting modulation of anisotropic hyperfine couplings contributed modestly to spinrelaxation during transient absorption measurements, but was insufficient to explain the lack of an experimental low-field effect, or to explain the width of the experimental magnetic field effect curves as a function of magnetic field strength. Chapter 5 discusses magnetic field effects on the mutual annihilation of a pair of triplet excitons in tetracene and anthracene crystals. The experimental singlet recombination yield was found, for the first time, to be modulated as a function of the direction of a applied magnetic field as weak as 2 mT. Simulations indicated that this anisotropy arose due to the zero field splitting of the electronic state in each triplet exciton. The direction of the external magnetic field altered the singlet component of the eigenstates of the Hamiltonian, and therefore altered the timeaverage of the singlet probability of a triplet exciton pair. This is different to the already established mechanism under a strong magnetic field, where the anisotropy arises from level crossings of eigenstates.
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Fabri, Deborah. "NMR relaxation studies of some carbohydrates solutions and gels." Thesis, University of York, 2001. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.341472.
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Lüffe, Matthias [Verfasser]. "Semiclassical treatment of transport and spin relaxation in spin-orbit coupled systems / Matthias Lüffe." Berlin : Freie Universität Berlin, 2012. http://d-nb.info/1029850542/34.
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Turner, Helen J. "Proton NMR spin lattice relaxation studies of solid polyethylenes." Thesis, University of Nottingham, 1997. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.243420.
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Pickup, Ruth Mary. "Non-exponential relaxation in spin glassses and related systems." Thesis, University of Leeds, 2007. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.441311.
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Hsueh, Yu-Ling. "Electron Spin Relaxation of Donors in Silicon Nanoelectronic Devices." Thesis, Purdue University, 2019. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=10638270.
Full textAbstract:
The environment interacts with the electron and leads to electron relaxation pro cesses. To measure the relaxation rate the system is disturbed from equilibrium. T1 time characterizes the time for the system to restore equilibrium.
Understanding and controlling the spin-relaxation mechanism is crucial for real izing a spin-qubit based quantum computer. The spin-lattice relaxation time (T1) is one of the two important timescales of a qubit, and in addition, it can provide valu able information about the qubit and its interaction with the device environment. Here, we investigate the T1 time of electronic spins bound to donors in silicon in a scanning tunneling microscopy (STM) fabricated device. A tight-binding treatment of the electron-phonon problem is being developed. Together with Fermi’s Golden rule the T1 time of the system can be obtained with atomic level details. This method is extended to treat the multi-electron system, where the electron-electron interaction is captured by atomistic con?guration interaction method. We also show that under applied gate bias, an unconventional spin-orbit coupling the external electric ?eld and magnetic ?eld dominates over Rashba spin-orbit for donors in Si. Various spin relaxation mechanisms are investigated, considering both the valley repopulation and single valley e?ects. We ?nd that T1 is strongly dependent on the directions of the external magnetic and electric ?elds relative to the crystalline directions. We show good agreements between this theory and recent experimental measurements.
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Rahimpour, Soleimani Hamid. "Spin relaxation in bulk CuCl and CdTe quantum wells." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2005. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2005/RAHIMPOUR_SOLEIMANI_Hamid_2005.pdf.
Full textAbstract:
Nous avons étudié la dynamique de relaxation de spin par des expériences pompe-sonde non-dégénérées. Ceci est possible si les transitions des états dégénérés vers d'autres états sont mutuellement permises ou interdites pour les différentes polarisations de la lumière excitatrice. Nous avons appliqué cette technique à deux types de semi-conducteurs : du CuCl massif et des puits quantiques de CdTe. Dans CuCl, la courbe de dispersion des polaritons est étudié dans une expérience pompe-sonde en regardant différentes longueurs d'onde d'excitation et de détection. Nous avons évalué comment les propriétés optiques près de la résonance excitonique se comportent temporellement depuis l'absorption induite au gain, selon la longueur d'onde et l'intensité de l'excitation. Nous avons montré que le temps de retournement de spin et la dynamique de relaxation des excitons polaritons peuvent être déterminés dans la régions spectrale dite " région de retournement du spin " située juste en-dessous de la région bottleneck où les polaritons sont assez lents et se propagent presque librement. Grâce à cette technique, nous présentons les premières mesures du temps de relaxation de spin dans CuCl. En-dessous de cette région de retournement du spin, la mémoire de spin des polaritons est rapidement détruite à cause des effets de surface. A l’intérieur de la région du « bottleneck », le temps de renversement du spin est réduit de manière significative par des processus de collision exciton-exciton qui deviennent importants à cause de la grande densité d’états et du caractère excitonique du polariton. De plus, nous avons proposé une interprétation théorique du temps de relaxation de spin excitonique dans CuCl. Nous avons considéré deux possibilités pour la relaxation du spin de l’exciton dans CuCl : la première est la relaxation liée aux processus de diffusion, dans lesquels la direction du vecteur Q est modifiée et la deuxième est la relaxation due à l'interaction d'échange entre les électrons et les trous en conjonction avec le mouvement du centre de masse des excitons. Dans les puits quantique CdTe/CdMnTe, le principe de l'expérience se fonde sur deux transitions optiques qui partagent un niveau d’énergie commun. Nous démontrons expérimentalement que dans les puits quantiques piézoélectrique non dopé, les trous lourds relaxent leur pseudo-spin (h =40 ps) plus lentement que les électrons (e=8ps). Nous avons expliqué nos résultats en termes de remplissage de l'espace des phases des bandes d'électron et de trou dont les excitons se composentWe have studied the spin relaxation dynamics using nondegenerate pomp-probe measurements. This is possible if transitions from degenerate states to other states are mutually allowed and forbidden for circularly polarized light with different helicities. We have applied this technique to two types of semiconductors: bulk CuCl and CdTe/CdMnTe quantum wells. In CuCl, the polariton dispersion curve is scanned by looking at different excitation and detection wavelengths. We have performed these studies at low temperatures on monocrystalline samples on a subpicosecond time scale. We have evaluated how the optical properties close to the exciton resonance develop in time from induced absorption to gain, depending on the wavelength and the intensity of excitation. We have shown that the spin-flip time and the relaxation dynamics of exciton polaritons can be determined in the “spin-flip region” situated just below the polariton bottleneck where the studied polaritons are quite slowly propagating. Using this technique, we present the first measurements of spin relaxation times in CuCl. Below the spin-flip region, however, the spin memory of the polaritons is rapidly destroyed due to surface effects. Within the bottleneck region, the spin-flip time shortens significantly through exciton-exciton scattering processes which become important because of the high density of states and the exciton like character of the polaritons. In additions, we have presented a theoretical interpretation of spin relaxation in CuCl based on the invariant expansion method of an effective Hamiltonian. We consider two possibilities for exciton-spin relaxation: first due to scattering processes, in which the direction of Q is changed and second due to the exchange interaction between electrons and holes in conjunction with the center-of-mass motion of the excitons. In CdTe/CdMnTe quantum wells, the principle of the experiment relies on two optical transitions that share a common energy level. We demonstrate experimentally that in our undoped piezoelectric quantum well, the heavy-holes relax their spin (h =40 ps) more slowly than the electrons (e =8ps). We have explained our results in terms of phase space filling of the electron and hole bands, from which the excitons are made up
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Niang, Awa. "RPE et relaxation de composites moléculaires bidimensionnels." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30153.
Full textAbstract:
Nous avons etudie par resonance paramagnetique electronique en bande x l'anisotropie de la largeur de raie et du facteur g des composites moleculaires bidimensionnels de type perovskite feuillete nh#3-r-nh#3mx#4. Les mesures ont ete effectuees sur des monocristaux et des poudres en fonction de la temperature (de 4. 2 a 290k). Le temps de relaxation spin-reseau t#1 a egalement ete mesure par la methode de modulation en fonction de la temperature. Les echantillons presentent des structures et des interactions de couplage differentes suivant la nature de l'halogene x, du metal m et du radical organique r. Nous avons analyse l'influence de ces parametres sur le comportement des spins par l'etude des echantillons nh#3-(ch#2)#n-nh#3mx#4 m = (manganese, cuivre. ), x (chlore, brome) et n = 2,3,4,5. Lorsque r est compose de molecules ayant des liaisons insaturees ces materiaux constituent d'excellentes matrices pour des reactions de polymerisation selectives par irradiation ou par traitement thermique. Nous avons effectue des mesures de rpe et de relaxation spin-reseau sur le complexe de propargylamine et de chlorure de cadmium hcc-ch#2-nh#3#2cdcl#4 chauffe. L'interpretation des resultats s'effectue en tenant compte de la forte interaction d'echange presente dans ces echantillons et des differentes interactions de couplage. Les dependances de t#1 sont interpretees en utilisant le modele des trois reservoirs de bloembergen et wang. Les resultats mettent en evidence la diffusion des spins lorsque le metal est le manganese et la presence d'une interaction d'echange antisymetrique modulee par les phonons dans le cas du cuivre. La nature de l'halogene joue egalement un role important dans la dynamique des spins et notamment dans la relaxation spin-reseau. Les resultats obtenus sur hcc-ch#2-nh#3#2cdcl#4 chauffe sous vide mettent en evidence la creation d'un nombre important de centres paramagnetiques due a la disparition des triples liaisons et par consequent une forte interaction d'echange
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Etzkorn, Stephen J. "Magnetic relaxation in organic-based magnets." Connect to this title online, 2003. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc%5Fnum=osu1044548603.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D)--Ohio State University, 2003.Title from first page of PDF file. Document formatted into pages; contains xvi, 134 p. : ill. (some col.). Includes abstract and vita. Advisor: Arthur J. Epstein, Dept. of Physics. Includes bibliographical references (p. 128-134).
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Choukroun, Johan. "Théorie de la résonance paramagnétique électronique des matériaux magnétiques de basse dimension. L'interaction de Dzyaloshinsky-Moriya." Aix-Marseille 3, 2001. http://www.theses.fr/2001AIX30070.
Full textAbstract:
La Résonance Paramagnétique Electronique (RPE) est une technique spectroscopique puissante pour étudier les propriétés magnétiques des matériaux. Actuellement, il n'existe pas de théorie satisfaisante de la RPE applicable aux oxydes des métaux de transition, antiferromagnétiques, de basse dimension et de faible valeur de spin (S-l/2), couramment étudiés. Dans le cadre du formalisme de Mori, nous tentons ici d'en donner une formulation rigoureuse. Le modèle magnétique utilisé est basé sur des interactions à deux spins isotropes (interaction principale), et anisotropes symétrique (de type dipôle dipôle), et antisymétrique alternée (de type Dzyaloshinsky-Moriya). Le signal RPE représente la puissance absorbée par le matériau sous l'effet d'un champ magnétique micro-onde. Nous calculons cette grandeur, et obtenons une formule perturbative dans l'anisotropie décrivant la raie d'absorption à température finie. La position de la raie résulte de trois contributions : la première est due à l'anisotropie des susceptibilités magnétiques statiques, la deuxième à la dynamique des spins, et la dernière à l'allure asymétrique de la raie. .The Electron Paramagnetic Resonance (EPR) technique is a powerful tool for studying magnetic materials. A clear lack of a unified and rigourous EPR theory for low-dimensional antiferromagnets (intensively studied nowadays) led us to look at the theoretical side of this technique. The magnetic interactions are described by the isotropic exchange Hamiltonian (as the main interaction), the symmetric (or dipole-dipole) anisotropy, and the staggered Dzyaloshinsky-Moriya anisotropy. The EPR signal represents the energy absorbed by the magnetic compound under the effect of a microwave field. We have thus calculated this quantity within the Mori formalism. We obtain a perturbative expression describing the signal at finite temperatures. The EPR signal position comes from the anisotropy of the static susceptibility, the spin dynamics, and the asymmetric part of the lineshape. We show that the linewidth depends on a unique four-spin correlation function, up to second order in anisotropy. An exact expression for this function is obtained for the Dzyaloshinsky-Moriya interaction, showing that the scheme including both RPA (Random Phase Approximation) decoupling and spin diffusion leads to a wrong result. .
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Allalen, Mohammed. "Magnetic properties and proton spin-lattice relaxation in molecular clusters." Doctoral thesis, [S.l.] : [s.n.], 2006. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=979984777.
Full text
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Reith, Charis. "Spin relaxation and carrier recombination in GaInNAs multiple quantum wells." Thesis, University of St Andrews, 2007. http://hdl.handle.net/10023/160.
Full textAbstract:
Electron spin relaxation and carrier recombination were investigated in gallium indium nitride arsenide (GaInNAs) multiple quantum wells, using picosecond optical pulses. Pump-probe experiments were carried out at room temperature, using pulses produced by a Ti:sapphire pumped optical parametric oscillator. The peak wavelengths of the excitonic resonances for the quantum well samples were identified using linear absorption measurements, and were found to be in the range 1.25µm-1.29µm. Carrier recombination times were measured for three samples of varying nitrogen content, and were observed to decrease from 548 to 180ps as nitrogen molar fractions were increased in the range 0.45-1.24%. Carrier recombination times were also measured for samples which had undergone a post-growth annealing process, and were found to be signicantly shorter compared to times measured for as-grown samples. Electron spin relaxation time was investigated for samples with quantum well widths in the range 5.8-8nm, and was found to increase with increasing well width, (i.e. decreasing quantum confinement energy), a trend predicted by both D'Yakonov-Kachorovskii and Elliott-Yafet models of spin relaxation in quantum wells. In a further study, longer spin relaxation times were exhibited by samples containing higher molar fractions of nitrogen, but having nominally constant quantum well width. Spin relaxation times increased from 47ps to 115ps for samples containing nitrogen concentrations in the range 0.45-1.24%. Decreases in spin relaxation time were observed in the case of those samples which had been annealed post-growth, compared to as-grown samples. Finally, all-optical polarisation switching based on spin relaxation of optically generated carriers in GaInNAs multiple quantum wells was demonstrated.
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Huang, Yang. "Analysis of NMR Spin-lattice Relaxation Dispersion on Complex Systems." Doctoral thesis, Umeå universitet, Kemiska institutionen, 2015. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-110721.
Full textAbstract:
This thesis focus on the analysis of spin-lattice NMRD relaxation profilesmeasured in various complex systems such as proteins, zeolites and ionicliquids. Proton, deuterium and fluoride T1-NMRD relaxation profiles wereobtained from a fast-field cycling (FFC) instrument. It is found that alsopossible to obtain NMRD profiles from the molecular dynamics (MD)simulation trajectories. NMRD Profiles were analyzed by using differentrelaxation models, such as the Solomon-Bloembergen-Morgan (SBM) theoryand the Stochastic Liouville (SL) theory. Paper I described the hydration of protein PrxV obtained from a MDsimulation, and compared with the picture emerges from an analysis byusing a generally accepted relaxation model [appendix C]. The result showsthat the information from NMRD analysis is an averaged picture of watermolecules with similar relaxation times; and the MD simulations containsinformation of all types of interested water molecules with differentresidence times. In paper II NMRD profiles have been used to characterize the hydration ofthe oxygen-evolving complex in state S1 of photosystem II. NMRDexperiments were performed on both intact protein samples and Mndepletedsamples, and characteristic dispersion difference were foundbetween 0.03 MHz to 1 MHz; approximately. Both the SBM theory and theSL theory have been used to explain this dispersion difference, and it isfound that this is due to a paramagnetic enhancement of 1-2 water moleculesnearby ~10 Å from the spin center of the Mn4CaO5 cluster. The result showsthe reorientation of the molecular cluster is in μs time interval. Whencompare these two theories, the SL theory presented a better interpretationbecause parameters obtained from the SBM theory shows they didn’t fulfilthe presupposed perturbation criterion (the Kubo term). Paper III deals with the water dynamics in the restricted/confined spaces inthe zeolite samples (H-ZSM-5 and NH4-ZSM-5) and obtained by proton anddeuterium spin-lattice NMRD profiles. The results show that the spin-latticeNMRD can be used to characterize various zeolites. The temperature has aweak effect on the relaxation rate R1, but the change of different counter ionsmay change the hydration and the translational diffusion pores and givedifferent R1. Proton and fluoride NMRD profiles and MD simulations were both used tostudy the dynamics of BMIM[PF6] in paper IV. Results indicate the reorientation of the molecules are in the ns time regime, and the effectivecorrelation time obtained from 1H and 19F are the same. From the MDsimulation it is found the reorientation of [PF6]- ions is much faster (in ps)compare with BMIM+ ion which moves in the ns time range. With previous results, the FFC NMRD profiles are indeed very informativetools to study the molecular dynamics of complex systems. The MDsimulation can be used as a complementary method to obtain detailedinformation. By combine these two methods, it provide a more colorfulpicture in the study of protein hydration and liquid molecular dynamics.
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Amasha, Sami. "Electron tunneling and spin relaxation in a lateral quantum dot." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2008. http://hdl.handle.net/1721.1/45508.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Physics, 2008.Includes bibliographical references (p. 149-158).
We report measurements that use real-time charge sensing to probe a single-electron lateral quantum dot. The charge sensor is a quantum point contact (QPC) adjacent to the dot and the sensitivity is comparable to other QPC-based systems. We develop an automated feedback system to position the energies of the states in the dot with respect to the Fermi energy of the leads. We also develop a triggering system to identify electron tunneling events in real-time data. Using real-time charge sensing, we measure the rate at which an electron tunnels onto or off of the dot. In zero magnetic field, we find that these rates depend exponentially on the voltages applied to the dot. We show that this dependence is consistent with a model that assumes elastic tunneling and accounts for the changes in the energies of the states in the dot relative to the heights of the tunnel barriers. In a parallel magnetic field B the spin states are split by the Zeeman energy and we measure the ratio of the rates for tunneling into the excited and ground spin states of an empty dot. We find that the ratio decreases with increasing B. However, by adjusting the voltages on the surface gates to change the orbital configuration of the dot, we restore tunneling into the excited spin state. We also measure the spin relaxation rate W - TI-l between the Zeeman split spin states for a single electron confined in the dot. At B = 1 T we find that TI > 1 s. The dependence of W on magnetic field is a power-law, and the exponent is consistent with the prediction for the spin relaxation mechanism of spin-orbit mediated coup)ling to piezoelectric phonons. Since spin relaxation involves the orbital states of the (lot via the spin-orbit interaction, we can achieve electrical control over WI by using the surface gates to manipulate the orbital states.
(cont.) We demonstrate that we can vary Wt by over an order of magnitude at fixed Zeeman splitting, and we extract the spin-orbit length, which describes the strength of the spin-orbit interaction in GaAs.
by Sami Amasha.
Ph.D.
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Larousserie, David. "Relaxation de spin des excitons dans des hétérostructures de semiconducteurs." Paris 6, 1999. http://www.theses.fr/1999PA066613.
Full text
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Hodges, Alex Randall. "EXCITON SPIN RELAXATION IN ZNMNSE-BASED DIULUTE MAGNETIC SEMICONDUCTOR HETEROSTRUCTURES." University of Cincinnati / OhioLINK, 2000. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin976201363.
Full text
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Joshi, Tirtha Raj. "MOLECULAR MOBILITY OF UNFILLED AND CARBON BLACK FILLED ISOPRENE RUBBER STUDIED BY PROTON NMR TRANSVERSE RELAXATION AND DIFFUSION." University of Akron / OhioLINK, 2008. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1199906776.
Full text
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Walker, Olivier. "Développements méthodologiques destinés à la détermination des propriétés moléculaires à partir de mesures de relaxation hétéronucléaire." Nancy 1, 2001. http://www.theses.fr/2001NAN10187.
Full textAbstract:
Ce mémoire décrit la détermination de propriétés physico-chimiques à partir de mesures de relaxation de spin hétéronucléaire proton-carbone-13. La relaxation de spin hétéronucléaire est présentée de manière phénoménologique. Une comparaison entre les méthodes HOESY utilisant une détection directe du carbone-13 et des méthodes dites inverses (détection en proton) est présentée. Les séquences d'impulsions permettant la mesure de l'effet Overhauser entre sites "chimiquement équivalents" dans des molécules symétriques sont introduites. L'interprétation moléculaire des paramètres de relaxation est envisagée avec trois objectifs i) la détermination de la dynamique réorientationnelle des molécules ii) la mesure de distances internucléaires iii) la détermination de l'orientation du tenseur de rotation-diffusion. La dernière partie combine la mesure de vitesses de corrélation croisée transversale et des calculs élaborés de chimie quantique, dans le but de déterminer les éléments du tenseur de déplacement chimique en phase liquide, les résultats obtenus sont confrontés à ceux obtenus par RMN en phase solide.
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Platt, William N. "Proton NMR relaxation studies of water in pulp fibers." Diss., Georgia Institute of Technology, 1985. http://hdl.handle.net/1853/7045.
Full text
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Brimont, Christelle. "Dynamique de relaxation de spin excitonique dans le nitrure de gallium." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00369456.
Full textAbstract:
Par des méthodes de spectroscopie ultra-rapide, nous avons étudié la relaxation de spin excitonique dans des couches de GaN épitaxiées sur des substrats de saphir et SiC. En nous appuyant sur les règles de sélection pour les transitions optiques, nous avons utilisé des impulsions laser polarisées ultra-courtes (~ 100 fs) pour réaliser l'orientation optique des populations excitoniques et étudier leur évolution temporelle. Nous déduisons, de l'observation d'une transition induite exciton-biexciton, que le processus de Bir-Aronov-Pikus, qui met en jeu la relaxation en bloc du spin de l'exciton, joue un rôle négligeable par rapport à la relaxation du spin des porteurs individuels. En outre, nous montrons que la grande densité de dislocations traversantes, générées pendant l'hétéroépitaxie de GaN sur un substrat désaccordé en paramètre de maille, favorise la relaxation de spin via le mécanisme d'Elliott-Yafet. La dépendance en température de la dynamique de spin vient conforter cette interprétation. Nous montrons également que la structure de la bande de valence a une forte influence sur la relaxation du pseudo-spin du trou. En particulier, celle-ci est ralentie lorsque l'éclatement en énergie ∆EAB entre les bandes de trous -lourd et -léger est supérieur à l'élargissement inhomogène Γ des transitons excitoniques. Un fort taux de polarisation circulaire de DR/R (~50%) est également déterminé dans ce cas. Au contraire, lorsque Γ > ∆EAB, les résonances A et B se recouvrent et le système est alors équivalent à une structure blende de zinc dans laquelle le sommet de la bande de valence est quatre fois dégénéré. Le taux de polarisation de DR/R est alors plus faible (~10%) et les temps de relaxation de spin plus courts.
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Wu, Weimin. "Field-cycling NMR investigations of nuclear spin relaxation and proton tunnelling." Thesis, University of Nottingham, 2006. http://eprints.nottingham.ac.uk/10155/.
Full textAbstract:
A current-switched superconducting field-cycling NMR spectrometer has been designed and built for studying the role of quantum tunnelling in molecular dynamics. The instrument is designed for work in the solid state with sample temperatures extending from 4K up to 300K. The maximum field-switching rate is 10Ts-1. Among the samples studied in this thesis is the nuclear spin-relaxation and proton tunnelling. Concerted double proton transfer in the hydrogen bonds of carboxylic acid dimers is well established as the model system for translational quantum tunnelling. The model system has been chosen to illustrate the smooth quantum-to-classical transition and at all temperatures the proton transfer is characterised by a single correlation time. Quadrupolar interactions introduce an additional relaxation to the proton spin polarisation. The enhanced relaxation of the proton spin appears as a dip in the proton magnetisation curve. This technique is employed to measure the quadrupolar transition frequency of 14N and 35Cl and determine the structure of heroin hydrochloride. The introduction of a second spin species has a significant effect on the spin-lattice relaxation. Compared with homonuclear systems, the spectral density acquires additional components characterised by the sum and difference Larmor frequencies of the two nuclei. Further, instead of a single relaxation time, there are four elements of a relaxation matrix. Therefore, the magnetisation recovery becomes bi-exponential and the initial polarisation state of the second nucleus strongly affects the magnetisation recovery of the nucleus which is being observed. We shall report on the results of spin-lattice relaxation investigations on 1H-13C, 1H-19F systems. The role of heteronuclear interactions in spin-lattice relaxation and the newly developed methodology of field-cycling relaxometry will be discussed. This represents the first 13C field-cycling NMR experiment and the first to measure the field dependence of the off-diagonal element of the relaxation matrix.
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Noble, Daniel Leigh. "Field-cycling NMR investigations of proton tunnelling and nuclear spin relaxation." Thesis, University of Nottingham, 2006. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.438354.
Full text
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Chung, Chun-Wa. "NMR techniques for the study of quadrupolar relaxation and spin topology." Thesis, University of Cambridge, 1993. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.281928.
Full text
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Maron, Sébastien. "Détermination de faibles quantités de terres rares dans une matrice inorganique par une méthode de RMN." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2015. https://theses.hal.science/tel-01180438/document.
Full textAbstract:
Évaluer le taux de dopage d’un matériau est indispensable pour optimiser ses propriétés, en particulier de luminescence. Nous proposons une technique originale, la relaxation nucléaire par RMN, pour la détermination de faibles concentrations en ions lanthanides, paramagnétiques. Cet outil, basé sur la RMN du solide de 31P, a été testé sur un matériau modèle (LaPO4) pour lequel l’incorporation homogène du dopant est connue. Les expériences de RMN ont été faites en statique et en rotation à l’angle magique à 15 kHz. Elles ont montré que le temps de relaxation T1 est très fortement modifié par la présence des ions paramagnétiques voisins du phosphore. Pour une distribution homogène en dopants inférieures à 10 %, la variation de 1 / T1 en fonction du taux de néodyme (Nd3+) ou de gadolinium (Gd3+) est linéaire. Dans le cas d’une synthèse par voie solide, ces mesures indiquent que la distribution homogène est assurée quand les précurseurs oxydes sont mélangés mécaniquement mais pas lors d’un broyage manuel. Les temps de relaxation électronique de Gd3+ et de Nd3+ ont été estimés par RPE en saturation. Cela nous a permis d’établir une interprétation semi-quantitative des mesures de relaxation nucléaire du phosphore dans LaPO4. Par ailleurs, une étude similaire dans le cas d’un codopage Nd3+/Gd3+ a montré que la relaxation de Gd3+ gagnait en efficacité à être associé à Nd3+, ce qui peut être intéressant pour les techniques d’imagerie par résonance magnétique (IRM). Enfin, cette méthode a été généralisée à d’autres matériaux, cristallins ou amorphesDetermine the doping level is essential to optimize the properties of materials, e. G. Luminescence. We present an original high-accuracy method based on the 31P solid-state NMR relaxation to determine low concentrations (< 1 %) of paramagnetic lanthanide ions. Our method was first applied to a model compound, LaPO4, within the incorporation of the dopant is known. NMR experiments under static and MAS (15 kHz) conditions reveal that the 31P relaxation time T1 is strongly affected by the presence of paramagnetic ions in the vicinity of the phosphorous nuclei. A linear variation of 1 / T1 as a function of neodymium (Nd3+) or gadolinium (Gd3+) concentration is shown in the 0-10 at. % range for a homogeneous distribution of the doping ions in the matrix. In the case of a solid-state synthesis at 1450 °C, relaxation measurements show that the homogeneous distribution of doping ions is ensured when the mixing of oxide precursors is performed mechanically, in contrast with the manual grinding. The electronic relaxation times of Gd3+ and Nd3+ have been evaluated by ESR measurements under saturation conditions. This allows us to provide a semi-quantitative interpretation of the nuclear 31P relaxation measurements both in Nd and Gd doped LaPO4. In addition, the comparison between nuclear and electronic relaxation suggests that Nd-Gd codoping may improve the efficiency of Gd3+ ions, interesting for the development of relaxing agents in MRI techniques. In a last part, we generalize our method to crystalline or amorphous materials
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Chaumette, Hervé. "Relaxation nucléaire dans des conditions de "spin-lock" en présence d'intéractions dipolaires : Applications aux élastomères." Nancy 1, 2002. http://www.theses.fr/2002NAN10279.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la relaxation nucléaire avec comme objectif de caractériser des caoutchoucs réticulés. Le premier chapitre est un survol des procédures faisant appel à la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) qui apportent des informations structurales et dynamiques relatives aux élastomères. Au 2ème chapitre, l'évolution de l'aimantation d'un système de deux spins 1H couplés par une interaction dipolaire et verrouillé par un champ radiofréquence a été étudié théoriquement et expérimentalement. Dans 3ème chapitre, les potentialités de la relaxation de spin en vue de caractériser des caoutchoucs naturels diversement réticulés et/ou chargés sont évaluées. Le temps de relaxation mesuré en présence d'un champ de verrouillage apparaît comme le plus fiable. La microscopie par gradient de champ radiofréquence est alors appliquée (chapitre 4) à ces mêmes caoutchoucs. Les images en temps de relaxation (en présence d'un champ de verrouillage) mettent en évidence les zones de contraintesThis work deals with the nuclear relaxation particularly when the measurements are in the presence of a spin-lock field with the view to characterize vulcanized rubbers. The first chapter is a cursory glance at the different procedures calling on the Nuclear Magnetic Resonance (NMR) which permits the access to some structural and dynamical properties of rubbers. During the second chapter, the evolution of the magnitude of a system of two protons coupled by dipolar interactions and locked by a radiofrequency field had been studied theoretically and experimentally. In the third chapter, the different potentialities provided by the measurements of the spin relaxation are evaluated with the aim of the characterization of natural vulcanized and/or filled rubbers. The relaxation time measured in the presence of a spin-lock field appears the most reliable one. Then, the microscopy by radiofrequence field gradient is applied (chapter 4) to those rubbers. The relaxation time pictures (measured in the presence of a spin-lock field) display the constrained areas prominently
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Zebrowska, Grazyna. "Application a la radiodosimetrie physico-chimique ou biologique des relaxations spin-reseau et spin-spin en rmn du proton (doctorat : genie biologique et medical)." Rennes 1, 1999. http://www.theses.fr/1999REN1B042.
Full text
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Savchenko, Dariya, Bela Shanina, E. Kalabukhova, Andreas Pöppl, J. Lancok, and Evgeny Mokhov. "The spin relaxation of nitrogen donors in 6H SiC crystals as studied by the electron spin echo method." AIP Publishing, 2016. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A21289.
Full textAbstract:
We present the detailed study of the spin kinetics of the nitrogen (N) donor electrons in 6H SiC wafers grown by the Lely method and by the sublimation “sandwich method” (SSM) with a donor concentration of about 10 17cm-3 at T=10–40K. The donor electrons of the N donors substituting quasi-cubic “k1” and “k2” sites (Nk1,k2) in both types of the samples revealed the similar temperature dependence of the spin-lattice relaxation rate (T1 -1), which was described by the direct one-phonon and two-phonon processes induced by the acoustic phonons proportional to T and to T9, respectively. The character of the temperature dependence of the T1 -1 for the donor electrons of N substituting hexagonal (“h”) site (Nh) in both types of 6H SiC samples indicates that the donor electrons relax through the fast-relaxing centers by means of the cross-relaxation process. The observed enhancement of the phase memory relaxation rate (Tm -1) with the temperature increase for the Nh donors in both types of the samples, as well as for the Nk1,k2 donors in Lely grown 6H SiC, was explained by the growth of the free electron concentration with the temperature increase and their exchange scattering at the N donor centers. The observed significant shortening of the phase memory relaxation time Tm for the Nk1,k2 donors in the SSM grown sample with the temperature lowering is caused by hopping motion of the electrons between the occupied and unoccupied states of the N donors at Nh and Nk1,k2 sites. The impact of the N donor pairs, triads, distant donor pairs formed in n-type 6H SiC wafers on the spin relaxation times was discussed.