未来的自旋电子器件是要利用半导体及其量子结构材料中的电子自旋自由度的偏振态作为信息载体和逻辑位，实现量子计算这就要求电子自旋偏振具有足够长的寿命和空间输运距离,以满足器件对电子自旋偏振的逻辑控制和运算。用条纹照相机可分别获得时间分辨的左、右旋圆偏振光强度,进而根据定义计算出发光的圆偏振度的时间弛豫，基于电子自旋偏振度与发光的圆偏振度相同的基本假设，则获得了电子自旋偏振度的时间弛豫。

自旋电子学是一门研究电子自旋特性及其套用的学科。自1988年Baibich等人发现巨磁阻效应以来，电子自旋在铁磁材料中的套用取得了巨大成功这使得人们希望利用当今广泛套用的半导体材料来製作半导体自旋功能器件例如自旋发光二极体、自旋场效应管等，实现途径之一是形成居里温度在室温之上的掺磁半导体材料，并希望其具有长的自旋弛豫时间。与其他半导体材料相比，GaN的掺磁材料居里温度达到370K并且由于其宽频隙和弱的自旋-轨道相互作用，理论预言GaN及其相关的三元化合物，例如InGaN，具有长的自旋弛豫时间。

随着自旋电子学的发展，半导体及其量子结构中的载流子自旋偏振弛豫特性受到关注。已报导III-V半导体及其量子阱结构中载流子的自旋偏振弛豫的实验和理论研究。实验研究使用圆偏振泵浦-探测光谱技术。用右（左）旋圆偏振泵浦光激发自旋向上（下）偏振的载流子布居，用左旋和右旋圆偏振探测光分别探测自旋向下和向上的载流子布居弛豫。然而，要获得高纯度的左、右旋圆偏振光是较困难的，因为通常採用线偏振光通过1/4波片获得圆偏振光，这不仅要求高精度90度相位延迟的1/4波片，而且还要求实验中精确调节1/4波片的方位角，以使快、慢轴方向的线偏振分量幅度相等。对宽频带的飞秒脉冲雷射，还要求1/4波片的相位延迟量在宽光谱範围内保持高精度90度相位延迟。这样的宽频带消色差1/4波片的製造是较困难的，价格也昂贵。用左或右旋椭圆偏振探测光同时探测自旋向上和向下偏振的载流子布居弛豫，因为椭圆偏振光包含不同强度的左旋和右旋圆偏振光分量，左（右）旋椭圆偏振光中左（右）旋圆偏振分量占优，所以，左、右旋椭圆偏振探测光的饱和吸收信号分别主要受自旋向下、向上偏振载流子布居的控制，因而，左、右旋椭圆偏振探测光的饱和吸收信号是不同的，所以，椭圆偏振泵浦-探测光谱能够分辨自旋偏振的弛豫。椭圆偏振泵浦-探测光谱极大地降低了实验难度和实验设备的费用。本文基于二能级系统的速率方程和小信号近似，理论上给出了椭圆偏振探测光透射强度变化率的表达式，并用于GaAs/AlGaAs多量子阱结构中电子自旋偏振弛豫研究。

採用飞秒时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱技术对In0.1Ga0.9N薄膜的电子自旋极化注入和偏振弛豫进行了研究。实验获得初始自旋偏振度约为0.2，偏振弛豫时间为490± 70 ps。针对目前文献报导的几种重、轻空穴带跃迁强度比，我们的结果支持3∶1的跃迁比例，而不支持1∶1或1∶0.94。同时，讨论了几种主要的自旋弛豫机理，认为BAP机理是本实验样品中自旋弛豫主导机理。进一步的自旋弛豫机理验证，有待自旋弛豫的温度、浓度或过超能量依赖实验研究。

我们使用飞秒时间分辨圆偏振光泵浦—探测饱和吸收光谱技术首次实验研究了室温下非掺杂GaAs中电子自旋偏振与相干弛豫。飞秒雷射由自锁模钛宝石雷射器产生，中心波长850nm，脉冲宽度约80fs，脉冲重複率82MHz。实验装置和探测方法与通常的时间分辨线偏振光泵浦—探测实验装置相同，只是在泵浦和探测光束中插入了1/4波片，产生左或右旋圆偏振泵浦和探测光。(σ+，σ+)标注曲线为右旋圆偏振光激发、右旋圆偏振光探测的实验结果，显示右旋圆偏振光激发的初始自旋向上电子布居的衰减弛豫。(σ+，σ-)标注曲线表示右旋圆偏振光激发，左旋圆偏振光探测的实验结果，显示由于初始自旋向上偏振电子的退偏振引起自旋向下偏振电子布居的增长。(-，-)标注的中间曲线为平行线偏振光激发、探测的实验结果，它对自旋偏振弛豫不灵敏，反映载流子布居密度的衰减。

稀磁半导体GaMnAs是一种铁磁性半导体材料，在未来的半导体自旋电子器件製造中，是一中潜在的高效率空穴自旋极化源。然而，由于其居里远低于温度，目前其铁磁性仅在低温环境下表现出来。在室温下，Gal讨nAs的性质如何，Mn掺杂是否对GaAs的自旋动力学有何影响，是否具有套用前景目前尚不清楚。本文正是要回答这一问题。研究了室温下GaMnAs的自旋动力学行为及其随退火处理，Mir掺杂浓度和雷射激发功率的变化。发现退火处理能使电子自旋弛豫时间变短，而Ke转角增大一倍，如图所示。这使得GaMnAs非常适合做自旋全光开关套用。此外，还研究了自旋弛豫时间随激发功率的变化。发现退火与未退火样品的自旋弛豫时间均随激发功率增加而增加，显示出DP自旋弛豫机制占主导地位。可以定性地解释了各种因素对自旋弛豫的影响。