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Die vorliegende Arbeit untersucht mittels zeitaufgelöster optischer Spektroskopie im Magnetfeld die Elektronenspindynamik in (110)-Quantenfilmen sowie die Kernspindynamik und den Elektron-Lande-Faktor g im Volumen-GaAs. In 20 nm breiten (110)-GaAs Quantenfilmen wurde erstmals eine starke Anisotropie der Elektronenspinrelaxation experimentell nachgewiesen. In der Quantenfilmebene orientierte Spins relaxieren bis zu einem Faktor zehn schneller als in Wachstumsrichtung orientierte Spins, für die der Dyanokov-Perel-Mechanismus unterdrückt ist. Diese Anisotropie führt zu einer Verlangsamung der Larmorpräzession im externen Mangetfeld und kann diese sogar vollständig unterdrücken. Messungen der richtungs- und temperaturabhängigen Spinrelaxationszeit zeigen, dass sie in Wachstumsrichtung von etwa 2 ns bei 6 K bis etwa 7 ns bei 120 K ansteigt und dann unerwartet bis auf etwa 1,5 ns bei 314 K wieder abnimmt. Diese Beobachtung wird mit einem neuen Spinrelaxationsmechanismus erklärt, der auf einem Mischen der Zustände verschiedener Subbänder aufgrund des Dresselhausterms im Zusammenwirken mit Intersubbandstreuung beruht. Raumteperaturmessungen der Spinrelaxationszeit in Abhängigkeit von der Quantenfilmdicke und bei hohen Anregungsleistungen demonstrieren, dass (110)-Quantenfilme für einen Einsatz in Spin-VCSEL geeignet sind. Messungen des Elektron-g-Faktors in Volumen-GaAs zeigen bei tiefen Temperaturen eine starke Wechselwirkung zwischen Elektronen- und Kernspinsystem. Kernspinpolarisation entsteht durch Relaxation der Nichtgleichgewichtselektronenspins und wirkt als effektives Magnetfeld auf die Elektronenspins zurück. Dadurch kann eine Kernspinpolarisation über eine veränderte Larmorfrequenz der Elektronenspins detektiert werden. Untersuchungen der Kernspindynamik in Abhängigkeit von der Polarisation der optischen Anregung ergeben eine schnelle und eine langsame Komponente, wobei letztere mit einer Zeitkonstanten von typischerweise über 20 min zu einem Sättigungskernfeld führt. Diese Messungen führen zusammen mit Messungen in Abhängigkeit von Anregungsenergie, externem Magnetfeld, Verkippungswinkel der Probe, Temperatur und Anregungsleistung zu einem qualitativen Verständnis der beobachteten Kernspindynamik. Außerdem erlauben sie auch eine genaue Bestimmung und detaillierte Untersuchung des nicht durch Kernfelder verfälschten Wertes des Elektron-g-Faktors. Sehr genaue Messungen des g-Faktors zwischen 2,6 und 300 K ergeben eine Zunahme von g(asterisk) mit steigender Temperatur, die in Diskrepanz zu k.p-Rechnungen steht. Diese Diskrepanz kann durch Einführung einer starken Temperaturabhängigkeit der Interbandmatrixelemente behoben werden. Im Rahmen dieses Modells ergibt eine Extrapolation der experimentellen Daten einen Wert von g(asterisk) bei 0 Grad Kelvin, 0 Magnetfeld und 0 Leistung von -0,484+-0,7%.
This thesis studies the spin dynamics in (110) GaAs quantum wells and the dynamics and the electron Lande-factor g in bulk GaAs using time resolved magneto-optical spectroscopy. A strong anisotropy of electron spin relaxation is observed for the first time in (110) GaAs quantum wells. In 20 nm wide quantum wells, in-plane oriented spins relax up to ten times faster than spins oriented in growth direction along which the Dynkonov-Perel dephasing mechanism is suppressed. This anisotropy slows down the Larmor precession of electron spins in a magnetic field and may even completely suppress precession. Temperature dependent measurements reveal an increase of the relaxation time for spins oriented along growth direction from about 2 ns at 6 K up to about 7 ns at 120 K, followed by an unexpected decrease of spin relaxation time down to about 1.5 ns at 314 K. The observation is explained by a new spin relaxation mechanism, based on a Dresselhaus-term induced mixing of different subband states in combination with intersubband scattering. Measuring the spin relaxation time at room temperature in dependence of the well width and with high excitation powers demonstrates the suitability of (110) quantum wells for Spin-VCSEL. Low temperature measurements of the electron g-factor in bulk GaAs reveal a strong interaction of the electron and nuclear spin systems. A nuclear spin polarization resulting from relaxation of non-equilibrium electron spins acts back on the electron spins as an effective magnetic field and may therefore be detected via changes in the Larmor precession frequency of the electrons. Changing the polarization of optical excitation allows to distinguish a fast build-up nuclear polarization and a slow saturation with a time constant of typically more than 20 minutes. These measurements and investigations in dependence on excitation energy, external magnetic field, tilting angle of the sample, temperature, and excitation power lead to a qualitative understanding of the observed nuclear spin dynamics. Furthermore, these measurements also allow for an accurate determination and detailed investigation of the electron g factor without spurious influences of nuclear fields. Measuring the g factor with high accurcay from 2.6 to 300 deg K yields an increase of g(asterisk) with temperature contrary to k.p-calculations. This discrepancy can be removed introducting a strong temperature dependence of the interband matrix elements. An extrapolation of the experimental data with this model yields g(asterisk) at zero temperature, zero field and zero excitation power of -0.484+-0.7%.