The longitudinal and transverse relaxation rates of the strain-split two-level system (Ultrasonic investigation of the acceptor ground state of Si(B) ; 1)

Abstract

The spin-lattice relaxation of the two-level system of the strain-split acceptor ground state of Si(B) is determined from the temperature dependence of the ultrasonic relaxation attenuation, around 10 K. It is found that Raman relaxation alone does not fit the results but that, in addition, an Arrhenius-type of relaxation, possibly due to a Jahn-Teller effect, is involved. The transverse relaxation is obtained from intensity-dependent and hole-burning measurements of the resonant attenuation. At small acceptor concentrations it is determined by spin-lattice relaxation alone; for higher concentrations an additional temperature-independent interaction term is found much smaller than expected for elastic dipole or exchange interaction.

Die Spin-Gitter-Relaxation des Zweiniveausystems des Akzeptorgrundzustandes von Si(B) wird durch Messung der Ultraschallrelaxation im Bereich um 10 K untersucht. Ramanprozesse allein reichen zur Beschreibung der Resultate nicht aus. Es ist noch eine Arrhenius-Relaxation beteiligt, die wir dem Jahn-Teller-Effekt zuschreiben. Die transversale Relaxation wird aus intensitätsabhängigen und hole-burning-Messungen der Resonanzdämpfung bestimmt. Bei kleinen Akzeptorkonzentrationen ist die Spin-Gitter-Relaxation allein maßgebend; bei höheren Konzentrationen kommt ein temperaturunabhängiger Wechselwirkungsterm hinzu, der aber kleiner ist, als es für elastische Dipol- oder Austauschwechselwirkung erwartet wird.