Esta tese está dividida em três partes. Na primeira parte, tentamos medir o tempo de vida de um trion (dois elétrons e um buraco) foto-gerado em ilhas quânticas (QD) contendo um elétron aprisionado, usando rotação de Faraday resolvida no tempo (TRFR). O tempo de vida do trion é um parâmetro crucial na dinâmica dos spins dos QDs e geralmente é medido por fotoluminescência (PL) resolvida no tempo. No entanto, a PL de um conjunto de QDs contém muitas bandas sobrepostas, devido a excitons excitados simultaneamente, o que dificulta medições precisas do tempo de vida do trion. A vantagem do nosso método é que a TRFR associado aos trions pode ser detectada como um sinal separado não poluído por outras excitações simultâneas. Usando o método TRFR, obtivemos um tempo de vida de 0,15 ns. Na segunda parte, investigamos a foto-geração de polarons magnéticos gigantes no EuTe. Nas proximidades da temperatura de Néel, o momento magnético do polaron fotoinduzido atingiu quase 700 magnetons de Bohr. Quando a intensidade da luz de excitação é aumentada, o momento magnético total induzido da região iluminada aumenta sub-linearmente. Atribuímos o aumento sublinear à presença de defeitos de baixa densidade no cristal, que ancoram os polarons e limitam a concentração máxima alcançável de polarons no EuTe. Estimamos que a densidade desses defeitos seja 4.5X10^15 cm3. Estes defeitos são plausivelmente gerados durante o processo de crescimento, devido a desvios da estequiometria. Descobrimos que a luz de excitação também causa um pequeno aquecimento da região iluminada, o que é indesejável porque favorece a desordem dos spins. A dependência da temperatura do momento magnético do polaron é descrita pela lei de Curie-Weiss. No EuTe, os polarons magnéticos podem ser gerados com eficiência em temperaturas de até 100 K, dez vezes superior a temperatura crítica de Néel do EuTe. Acima de 100 K, os polarons fotoinduzidos são termicamente extintos com uma energia de ativação de 11 meV. Na terceira parte, apresentamos um modelo semiclássico simples, que permite converter a rotação de Faraday (FR) em magnetização nos semicondutores magnéticos. Modelos anteriores são baseados em cálculos complexos da mecânica quântica, limitados à composição e à estrutura eletrônica de cada material em particular. Em contraste, nosso modelo requer apenas uma concepção semiclássica do spin e dos efeitos de polarização de carga que a luz induz em um sólido. Nosso modelo não depende de nenhuma estrutura de energia eletrônica específica para o semicondutor magnético. O modelo é usado para demonstrar que nos calcogenos de európio, para energias de fótons abaixo do gap, a FR é diretamente proporcional à magnetização, independentemente da fase magnética, temperatura ou campo magnético. Além disso, mostramos que, para o EuX, a constante de proporcionalidade entre FR e magnetização depende apenas da energia do fóton e do band-gap do semicondutor. O modelo é validado por medições experimentais de FR e magnetização, usando uma amostra EuSe.

This thesis is divided into three parts. In the first part, we attempted to measure the lifetime of a photo-generated trion (two electrons and a hole) in quantum dots (QD) containing a single trapped electron, by using time-resolved Faraday rotation (TRFR). The trion lifetime is a crucial parameter in QD spin dynamics, and it is usually measured by time-resolved photoluminescence (TRPL). However, the PL of a QD ensemble contains many overlapping bands, due to excitons excited simultaneously, which hamper precise measurements of the trion lifetime. The advantage of our method is that the TRFR associated with trions can be detected as a separate signal, which is not polluted by other simultaneous excitations. Using the TRFR method we find the trion lifetime to be = 0:15 0:05 ns. In the second part, we investigated the generation of photo-induced giant spin polarons in EuTe, which were recently discovered by our research group. In the vicinity of the Néel temperature, the photo-induced spin polaron magnetic moment reached nearly 700 Bohr magnetons, meaning that a single photon imposes spin coherence over 700 electrons. When the excitation light intensity is increased, the total induced magnetic moment of the illuminated region increases sublinearly. We attribute the sublinear increase to the presence of low-density defects in the crystal, which anchor the spin polarons, and limit the maximum achievable concentration of spin polarons in EuTe. We estimate the density of these defects to be of the order of 4:51015 cm3. These defects are plausibly generated during the growth process due to a deviation from stoichiometry. We find that the excitation light also causes a small heating of the illuminated region, which is undesirable because it favors spin disorder, but unavoidable. The temperature dependence of the spin polaron magnetic moment is well described by the Curie-Weiss law. In EuTe spin polarons can be generated efficiently at temperatures as high as 100 K, which is ten times the critical Néel temperature. Above 100 K, photoinduced spin polarons are thermally quenched with an activation energy of 11 meV. In the third part, we present a simple, didactic and general semiclassical model, which allows to convert Faraday rotation (FR) into magnetization in magnetic semiconductors. Previously existing models are based on complex quantum mechanical calculations that are limited to the composition and electronic structure of each material investigated. In contrast, our model requires only a semiclassical conception of spin, and of the charge polarization effects light has in a solid. Our model is not tied on any specific electronic energy structure for the magnetic semiconductor. The model is used to demonstrate that in europium chalcogenides, for photon energies below the band gap, FR is directly proportional to the magnetization, independently of the magnetic phase, temperature, or magnetic field. Furthermore, we show that for EuX, the proportionality constant between FR and magnetization is dependent only on the photon energy and the band gap of the semiconductor. The model is validated by experimental measurements of FR and magnetization, using a EuSe sample.