Спин-зависимая рекомбинация в твердых растворах GaAs$_{1-x}$N$_{x}$ в наклонном магнитном поле

Экспериментально и теоретически изучены оптическая ориентация и спин-зависимая рекомбинация Шокли–Рида–Холла в полупроводнике в магнитном поле при произвольном угле $\alpha$ между полем и циркулярно-поляризованным возбуждающим лучом. Эксперименты выполнены при комнатной температуре в твердых растворах GaAs$_{1-x}$N$_{x}$, в которых ответственными за спин-зависимую рекомбинацию являются глубокие парамагнитные центры. Наблюдаемые магнитополевые зависимости круговой поляризации $\rho(\mathbf B)$ и интенсивности $J(\mathbf B)$ фотолюминесценции можно приближенно представить в виде суперпозиции двух лоренцевских контуров, нормального и инвертированного, полуширины которых различаются на порядок величины. Нормальный, узкий, лоренцевский контур связан с деполяризацией поперечной к полю составляющей спиновой поляризации локализованных электронов, а инвертированный, широкий, лоренциан обусловлен подавлением сверхтонкого взаимодействия локализованного электрона с собственным ядром дефекта. Соотношение между высотой одного лоренциана и глубиной другого определяется углом наклона поля $\alpha$. В отличие от сверхтонкого взаимодействия электрона, связанного на мелком доноре, с большим числом ядер основной решетки в спиновой поляризации изучаемой электронно-ядерной системы в наклонном поле не возникает дополнительного узкого пика. Этот результат демонстрирует, что в твердом растворе GaAsN сверхтонкое взаимодействие локализованного электрона с одним ядром парамагнитного центра остается сильным даже при комнатной температуре. Для теоретического описания эксперимента мы обобщили теорию спин-зависимой рекомбинации через глубокие парамагнитные центры с моментом ядра $I$ = 1/2, развитую ранее для частного случая продольного поля. Рассчитанные кривые $\rho(\mathbf B)$, $J(\mathbf B)$ согласуются с приближенным описанием экспериментальных зависимостей в виде суммы двух лоренцианов, дополнительного узкого сдвинутого пика в расчете также не появляется.