在半导体中，自旋-轨道耦合(Spin-orbitcoupling，SOC)对自旋动力学影响非常大，并且正是由于自旋-轨道耦合的存在使得电学操控自旋成为可能。本论文的主要工作就是研究半导体及其二维结构的自旋动力学过程。我们研究的材料主要集中在闪锌矿结构的GaAs和GaN中，在这类材料中尤其高温区域DYakonov-Perel(DP)自旋弛豫机制起主导作用。根据DP机制，我们可以通过选取特殊的晶体取向、能带结构工程和外加电场等方式对自旋动力学过程进行控制。本论文工作的平台是超快实验室，使用的实验手段主要是时间分辨克尔旋转技术，辅助手段有光致荧光光谱、半导体微纳加工技术、电学测试等。　　本论文的主要研究内容和成果分为以下三个部分:　　一、(001)取向GaAs/AlGaAs不对称量子阱中自旋动力学的各向异性研究。　　我们采用了势垒铝组分渐变和单边调制掺杂两种形式在(001)取向GaAs/AlGaAs量子阱中引入结构不对称性。　　在势垒铝组分渐变引起的倾斜势垒不对称量子阱中，我们详细研究了在外加磁场下，面内自旋分裂的各向异性。这种各向异性是Dresselhaus项加上量子阱不对称限制势共同作用的结果。但是我们在这种不对称量子阱中没有观察到自旋弛豫的各向异性，这表明在这种不对称量子阱中不存在可观测的Rashba项。此结果发表在NanoscaleResearchLetters2011，6，520。　　在单边调制掺杂引起的不对称量子阱中，我们同时观察到了自旋弛豫和自旋进动的各向异性。在高温区域，自旋进动各向异性消失，这和势垒合金组分不对称量子阱的结果一致；同时面内自旋弛豫各向异性也消失，但垂直方向自旋弛豫速率比面内的要快，这需要考虑Dresselhaus三次方项的影响。　　二、(111)取向GaAs/AlGaAs量子阱中自旋动力学的实验研究。　　我们研究了(111)取向GaAs/AlGaAs多量子阱中自旋动力学的电学操控。发现在(111)A和(111)B衬底生长的样品中，自旋寿命都能通过外加偏压被极大地延长，但是在(111)A样品中电场方向需要指向生长方向，而在(111)B中则相反。自旋寿命的延长是由于外电场引起的Rashba项与Dresselhaus项相互抵消，抑制了DP机制。实验结果表明生长方向对自旋动力学影响很大，这对实现(111)二维纳米结构的自旋电子器件有重要意义。此结果已经提交到AppliedPhysicsLetters，正在审稿中。　　我们还研究了一对倾斜势垒(111)不对称量子阱。两块样品的自旋寿命在低温下出现很大的偏离。这是界面反转不对称(IIA)项和Dresselhaus线性项相互作用的结果。两块样品自旋寿命的差别逐渐减小，当T＞100K时基本消失，这与考虑Dresselhaus立方项在高温占据主导作用的结果相符。此结果已经提交到ChinesePhysicsLetters，正在审稿中。　　三、立方相GaN体材料的自旋动力学性质研究。　　我们在立方相GaN体材料中观察到了ns量级的自旋寿命，并且自旋寿命随温度、横向磁场、光激发载流子浓度的依赖关系非常弱。同时我们也研究了不依赖于温度变化的有效g因子，其绝对值为:1.93±0.02，这跟文献报道结果是一致的。