Влияние sp-d обменного взаимодействия на экситонные состояния в полумагнитных полупроводниковых квантовых ямах и точках
Диссертация
Оптические исследования полумагнитных КТ показали, что sp-d взаимодействие приводит к дополнительному уширению линий фотолюминесценции (ФЛ) из-за флуктуаций намагниченности ионов магнитной примеси в области локализации носителя заряда. Ширина линии экситонной ФЛ полумагнитных КТ в гетероструктурах CdSe/ZnMnSe в отсутствие магнитного поля достигает ~ 10 мэВ, что приводит к полному замыванию тонкой… Читать ещё >
Список литературы
- H.F.Hess, Е. Betzig, T.D. Harris, L.N. Pfeiffer, K.W. West,
- Near-field spectroscopy of the quantum constituents of a luminescent system! I, Science 264, pp.1740−1745, (1994).
- D.Gammon, E.S. Snow, B.V. Shanabrook, D.S. Katzer and D. Park,
- Homogeneous Linewidths in the Optical Spectrum of a Single Gallium Arsenide Quantum Dot/1 Science 273, pp. 87−90, (1996).
- B. Patton, W. Langbein, and U. Woggon
- Trion, biexciton, and exciton dynamics in single self-assembled CdSe quantum dots/I Phys. Rev. В 68, pp.125 316−125 324, (2003).
- D.D.Awschalom, D. Loss, N. Samarth //Semiconductor Spintronics and Quantum Computations//, (Springer-Verlag, Berlin 2002).
- P. Ball, 11 Meet the spin doctors! Nature, 404, p.918, (2000).
- G. A. Prinz, IIMagnetoelectronicsll Science, 282, pp. 1660−1663, (1998)
- S.A. Wolf, D.D. Awschalom, R.A. Buhrman, J. M. Daughton, S. von Molnar, M. L. Roukes, A. Y. Chtchelkanova and D. M. Treger, IISpintronics: A Spin-Based Electronics Vision for the Future! I Science, 294, p. 1488, (2001).
- A. Hundt, J. Puls and F. Henneberger, I/Spin properties of self-organized diluted magnetic Cdj. xMnxSe quantum dots// Phys. Rev. В 69, p.121 309, (2004).
- Phys. Rev. В 68, p.195 313, (2003).
- J. Seufert, G. Bacher, M. Scheibner, A. Forchel, S. Lee, M. Dobrowolska, and J. K. Furdyna, IIDynamical Spin Response in Semimagnetic Quantum Dots// Phys. Rev. Lett. 88, p.27 402, (2001).
- A. A. Maksimov, G. Bacher, A. McDonald, V. D. Kulakovskii, A. Forchel, C. R. Becker, G. Landwehr, and L. W. Molenkamp,
- Magnetic polarons in a single diluted magnetic semiconductor quantum dot// Phys. Rev. В 62, p.7767, (2000).
- S. Makowski, S. Lee, J. K. Furdyna, M. Dobrowolska, G. Prechal, W. Heiss, J. Kossut, and G. Karczewski, //Growth and Optical Properties of Mn-Containing II-VI Quantum Dots// Phys. Stat. Sol. (b), 229, p.469, (2002).
- M. Nawrocki, Yu. G. Rubo, J. P. Lascaray, and D. Coquillat, //Suppression of the Auger recombination due to spin polarization of excess2"Ьcarriers and Mn ions in the semimagnetic semiconductor Cd0.95Mn0.05S// Phys. Rev. В 52, p.2241, (1995).
- P. A. Wolf, //Theory of bound magnetic polarons in semimagnetic semiconductors!7 in «Semiconductors and Semimetals» vol.25, ed. by J.K.
- Furdyna and J. Kossut, pp. 413−454 (Academic Press, London, 1988)
- J.K. Furdyna, //Diluted Magnetic Semiconductors// J. Appl. Phys. 64, R29, (1988).
- D. R. Yakovlev, G. Mackh, B. Kuhn-Heinrich, W. Ossau, A. Waag, G. Landwehr, R. Hellmann, and E. O. Gobel, HExciton magnetic polarons in short-period CdTe/Cdl-xMnxTe superlattices// Phys. Rev. В 52, p. 12 033, (1995).
- Phys. Rev. В 73, p.245 335, (2006).
- А. В. Комаров, C.M. Рябченко, И. И. Жеру, Р. Д. Иванчук, О. В. Терлецкий, IIМагнитооптические исследования и двойной оптико-магнитный резонанс экситонной полосы в CdTe: Mnll
- ЖЭТФ 73, с.608−618, (1977).
- С.М. Рябченко, I/Гигантское спиновое расщепление экситонных состояний и оптическое детектирование магнитного резонанса в кристаллах А2В6 с магнитными примесями//
- Изв.АН СССР (сер. физ) 46, с.440−445, (1982).
- N.Brandt and V.V. Moshchalkov, //Semimagnetic semiconductors! I Advanced in Physics 33, pp. 193−256, (1984)
- B.E. Larson, K.C. Hass and R.L.Aggarwal, //Effect of internal exchange field on magnetization steps in diluted magnetic semiconductors!/, Phys. Rev. В 33, pp. 1789−1796,(1986).
- S. Oseroff and P.H.Keesom //Magnetic properties: Macroscopic studies// in «Semiconductors and Semimetals» Vol.25, ed. by J.K. Furdyna and J. Kossut, (Academic Press, London), pp.73−123, (1988).
- J.A. Gaj and A. Golnik, «Influence of magnetic fluctuations on energy gap in CdMnTe», Acta Physica Polonica A 71, p.197−203, (1987).
- W.J. Ossau and B. Kuhn-Heinrich, //Dimensional dependence of antiferromagnetism in diluted magnetic semiconductor structures!'/. PhysicaB 184, p.422−431,(1993)
- J.A. Gaj, W. Grieshaber, C. Bodin-Deshayes, J. Cibert, G. Feuillet, Y. Merle d’Aubigne and A. Wasiela, «Magneto-optical study of interface mixing in the CdTe/(CdMn)Те system». Phys. Rev. В 50, p.5512−5527, (1994).
- P. J. Klar, D. Wolverson, J.J. Davies, W. Heimbrodt, and M. Happ,
- HDetermination of the chemical valence-band offset for Znj. xMnxSe/ZnSe multiple quantum-well structures of high xH, Phys. Rev. В 57, p7103−7113, (1998).
- L. A. Kolodziejski, Т. C. Bonsett, R.L. Gunshor, S. Datta, R.B. Bylsma, W.M. Becker, N. Otsuka, //Molecular beam epitaxy of diluted magnetic semiconductor (Cd.Mn)Te superlatticesH Appl. Phys. Lett. 45, pp. 440−442, (1984).
- R.N. Bicknell, R.W. Yanka, N.C. Giles-Taylor, D.K. Blanks, E.L. Buckland, and J.F. Schetzina, //(Cd.Mn)Te-CdTe multilayers grown by molecular beam epitaxy// Appl. Phys. Lett. 45, pp 92−94, (1984).
- A.Y. Cho, J. R. Arthur, //Molecular beam epitaxy//, Prog. Sol. St. Chem., Vol. 10, p.157−190, (1975).
- S.H. Xin, P.D. Wang, Aie Yin, C. Kim, M. Dobrowolska, J.L.Merz, and J.K. Furdyna, //Formation of self-assembling CdSe quantum dots on ZnSe by molecular beam epitaxy// Appl. Phys. Lett, 69, p.3884, (1996).
- F. Flack, N. Samarth, V. Nikitin, P.A. Crowell, J. Shi, J. Levy, and D. Awschalom, //Near-field optical spectroscopy of localized excitons in strained CdSe quantum dots// Phys. Rev. B 54, p.17 312, (1996).
- Y. Terai, S Kuroda, and K. Takita, HSelf-organized formation and photoluminescence of Cd^xMnxTe quantum dots grown on ZnTe by atomic layer epitaxy!/ Appl. Phys. Lett. 76, p.2400, (2000).
- L. Esaki, R. Tsu, //Superlattice and negative differential conductivity in semiconductors // IBM J. Res. Dev., v. 14, p. 61−65, (1970).
- G.H. Doler, //Electron states in crystals with «nipi-superstructure"// Phys. Stat. Sol. (b), v. 52, p. 79−92, (1972).
- M. von Ortenberg, I I Spin superlattice with tunable minigap // Phys. Rev. Lett., 49, pp. 1041−1043, (1982).
- D.C. Houghton, M. Davies, M. Dion, IIDesign criteria for structurally stable, highly strained multiple quantum well devices I I
- Appl. Phys. Lett., v. 64, pp. 505−507, (1994).
- T.V. Shubina, S.V. Ivanov, A.A. Toropov, G.N. Aliev, M.G. Tkatchman, S.V. Sorokin, N.D. Il’inskaya, P. S. Kop’ev, //Extremely thick ZnCdSe/ZnSSe multiple quantum-well heterostructures for optoelectronic applications//
- J. Cryst. Growth, v. 184/185, pp. 596−600, (1998).
- P.G. De Gennes, //Effects of double exchange in magnetic crystals!/, Phys. Rev. 118, pp.141−154, (1960).
- T. Kasuya, and A. Yanase, //Anomalous transport phenomena in Eu-chalcogenide alloys!7, Rev.Mod. Phys. 40, pp.684−696, (1968).
- T. Kasuya, A. Yanase, and T. Takeda,
- Stability condition for the paramagnetic polaron in a magnetic semiconductor! Solid State Commun. 8, pp. 1543−1546, (1970).
- C.M. Рябченко, Ю. Г. Семёнов, !IЛокализованные состояния электрона, определяемые спиновыми корреляциями в парамагнитном полупроводнике/! ФТТ26, с. 3347−3354, (1984).
- L.Swierkowski and Т. Dietl, //Stability of self-traped magnetic polarons// Acta Physika Polonica A 73, pp.431−434, (1988).
- Д. Г. Алов, С, И. Губарев, В. Б. Тимофеев, Б. Н. Шепель, //Комбинационное рассеяние с переворотом спина электрона в магнитопримесном полупроводнике CdSiMnH
- Письма в ЖЭТФ 34, с. 76−80, (1981).
- D. Heiman, P.A.Wolf, and J. Warnock, //Spin-flip Raman scattering, bound magnetic polaron, and fluctuations in (Cd, Mn) SeH
- Phys Rev В 27, pp. 4848−4860, (1983).
- Tran Hong Nhung, R. Planel, C. Benoit a la Guillaume and A.K. Bhattacharjee, dAcceptor-bound magnetic polaron in (Cd, Mn) Te semimagnetic semiconductors!/ Phys. Rev. B, 31, pp.2388−2395, (1985).
- Ю.Ф. Берковская, E. M. Вахабова, Б. JI. Гельмонт, И. А. Меркулов, НМагнитополяронный эффект на связанном состоянии акцептора в полумагнитных полупроводниках// ЖЭТФ 94, с 183−195, (1988).
- С. A. Huber, А. V. Nurmikko, М. Gal, and A. Wolf, HMagnetic polaron contribution to donor bound exciton in (Cd, Mn) Sell Solid State Commun. 46, pp.41−43, (1983).
- С.И. Губарев, Б. Н. Шепель, IIИзлучение экситонов и экситон-примесных комплексов в кристалах Cdj. xMnxSeH Письма в ЖЭТФ 37, с. 528−531, (1983).
- A. Golnik, J. Gaj, R. Planel and C. Benoit a la Guillaume, //Optical observation of a magnetic molecule in (Cd, Mn) TeH J.Phys.Soc.Japan Suppl. A 49, pp.819−822, (1980).
- A. Golnik, J. Ginter and J. Gaj, //Magnetic polarons in exciton luminescence of (Cd, Mn) Te/l, J.Phys. C, 16, p.6073, (1983).
- J.J. Zayhowski, C. Jagannath, R. N Kershaw, D. Ridgley, K. Dwight, and A. Wold, //Picosecond time-resolved photoluminescence studies of exciton magnetic polaron complexes in (Cd.MrfTeH, Solid State Commun. 55, pp.941−945, (1985).
- J. Warnock, R. N Kershaw, D. Ridgley, K. Dwight, A. Wold and R.R. Galazka, //Localized exsitons and magnetic polaron formation in (Cd, Mn) Se and (Cd, Mn) TeH J. Luminescence 34, pp.25−35, (1985).
- T. Dietl and J. Spalek, HEffect of fluctuation of magnetization on the bound magnetic polaron: Comparison with experiment!/
- Phys. Rev. Lett. 48, pp. 355−358, (1982).
- T. Dietl and J. Spalek, HEffect of thermodynamic fluctuations of magnetization on the bound magnetic polaron in dilute magnetic semiconductors!7
- Phys. Rev. В 28, pp.1548−1563, (1983).
- I.A. Merkulov, K.V. Kavokin, //Two-dimensional magnetic polarons: Anisotropic spin structure of the ground state and magneto-optical properties// Phys. Rev. В 52, pp. 1751−1758, (1995).
- К. В. Кавокин, «Кинетика двумерных магнитных поляронов» ФТТ, 35, с. 1624−1640, (1993).
- К.В. Кавокин, И. А. Меркулов, Д. Р. Яковлев, //Магнитные поляроны в гетероструктурах на основе полумагнитных полупроводников//
- ФТТ, 40, с. 800−802, (1998).
- K.V. Kavokin, I.A. Merkulov, D.R. Yakovlev, W. Ossau, and G. Landwehr, HExciton localization in semimagnetic semiconductors probed by magnetic polarons// Phys. Rev. В 60, pp.16 499−16 505, (1999).
- Яковлев Д.Р. //Экситонные магнитные поляроны в квантово-размерных гетероструктурах!7 (Докторская диссертация). Физико-технический институт РАН им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, (1998).
- T.Itoh and E. Komatsu, //Magnetic polaron formation of localized excitons in semimagnetic semiconductor alloy of Cd0. sMn0.2Te//
- J.Luminescence 38, pp. 266−268, (1987).
- H. Krenn, K. Kaltenegger, T. Dietl, J. Spalek, G. Bauer,
- UPhotoinduced magnetization in dilute magnetic (semimagnetic) semiconductors/7 Phys. Rev. B. 39, pp. 10 918−10 934, (1989).
- T. Dietl, P. Peyla, W. Grieshaber, and Y. Merle d’Aubigne, //Dynamics of spin organization in diluted magnetic semiconductors!7 Phys. Rev. Lett. 74, pp. 474−477, (1995).
- C. D. Poweleit, A.R. Hodges, T.-B. Sun, L.M. Smith, and B.T. Jonker, HExciton spin thermalization in strained and relaxed Znj. xMnxSe epilayersll Phys. Rev. B. 59, pp.7610−7619, (1999).
- G. Mackh, W. Ossau, D.R. Yakovlev, G. Landwehr, R. Hellmann, E.O. Gobel, T. Wojtowicz, G. Karczewski and J. Kossut, HExciton magnetic polarons in CdTe/(CdMn)Te quantum wells with high manganese contents!7
- Solid State. Commun. 96, pp. 297−304, (1995).
- E. L. Ivchenko and G.E. Pikus I I Super lattices and Other Heterostructures: Symmetry and Optical Phenomenal I Springer-Verlag, New-York, (1995).
- D. Gammon, E. S. Snow, В. V. Shanabrook, D. S. Katzer, and D. Park,
- Fine structure splitting in the optical spectra of single GaAs quantum dots/1 Phys. Rev. Lett. 76, p.3005, (1996).
- V. D. Kulakovskii, G. Bacher, R. Weigand, T. Kummell, A. Forchel, E. Borovitskaya, К Leonardi, and D. Hommel, I'/Fine structure of biexciton emission in symmetric and asymmetric CdSe/ZnSe single quantum dots/I
- Phys. Rev. Lett. 82, p. 1780, (1999).
- A. Hartmann, Y. Ducommun, E. Kapon, U. Hohenester, and E. Molinari.
- I Few-particle effects in semiconductor quantum dots: Observation of multicharged excitonsll Phys. Rev. Lett. 84, p. 5648, (2000).
- V. Turck, S. Rodt, R. Heitz, O. Stier, M. Strassburg, U.W. Pohl, and D. Bimberg, //Charged excitons and biexcitons in self-organized CdSe quantum dots/1 Phys. Status Solidi B, 224, p.217, (2001).
- J.G. Tischler, A.S. Bracker, D. Gammon, and D. Park.
- Fine structure of trions and excitons in single GaAs quantum dots// Phys. Rev. B, 66, p.81 310, (2002).
- А.А. Торопов, A.B. Лебедев, С. В. Сорокин, Д. Д. Солнышков, С. В. Иванов, П. С. Копьев, И. А. Буянова, В. М. Чен, Б. Монемар, // Полумагнитные сверхрешетки типа II ZnMnSe/ZnSSe: рост и магнитолюминесцентные свойства // ФТП, т. 36, с. 1372−1378, (2002).
- J. -Y. Marzin, J. -M. Gerard, A. Izrael, D. Barrier and G. Bastard HPhotoluminescence of Single InAs Quantum Dots Obtained by Self-Organized Growth on GaAsll Phys. Rev. Lett. 73, p. 716, (1994).
- B. Urbaszek, R. J. Warburton, K. Karrai, B. D. Gerardot, P. M. Petroff and J. M. Garcia I/Fine Structure of Highly Charged Excitons in Semiconductor Quantum Dots // Phys. Rev. Lett. 90, p. 247 403, (2003).
- L. Besombes, Y. Leger, L. Maingault, D. Ferrand, H. Mariette and J. Cibert
- Probing the Spin State of a Single Magnetic Ion in an Individual Quantum Dot// Phys. Rev. Lett. 93, p.207 403, (2004).
- Y. Leger, L. Besombes, L. Maingault, D. Ferrand, and H. Mariette, //Hole spin anisotropy in single Mn-doped quantum dots//
- Phys. Rev. В 72, p.241 309, (2005).
- A. K. Bhattacharjee, C. Benoit «a la Guillaume HExciton magnetic polaron in semimagnetic semiconductor nanocrystals// Phys. Rev. В 55, p. 10 613, (1997)
- P. S. Dorozhkin, A. S. Brichkin, V. D. Kulakovskii, A. V. Chernenko, S. V. Zaitsev, S. V. Ivanov, and A. A. Toropov HElectron-hole complexesin individual semimagnetic quantum dots//
- Phys. stat. sol. (a) 202, No. 14, pp.2609−2613, (2005).
- A.V.Kudinov, I.A. Akimov, Yu.G. Kusraev, and F. Henneberger //Optical and magnetic anisotropics of the hole states in Stranski-Krastanov quantum dots/1 Phys. Rev В 70, p.241 305, (2004).
- Y. Leger, L. Besombes, L. Maingault, D. Ferrand, and H. Mariette,
- HGeometrical Effects on the Optical Properties of Quantum Dots Doped with a Single Magnetic Atom// Phys. Rev. Lett. 95, p.47 403, (2005)
- J. Puis, M. Rabe, H.-J. Wunsche and F. Henneberger
- Magneto-optical study of the exciton fine structure in self-assembled CdSe quantum dots II Phys. Rev В 60, p. 16 303, (1999).
- Yu. G. Kusrayev, A. V. Koudinov, I. G. Aksyanov, B. P. Zakharchenya, T. Wojtowicz, G. Karczewski, and J. Kossut ИExtreme In-Plane Anisotropy of the Heavy-Hole g Factor in (001)-CdTe/CdMnTe Quantum Wells//
- Phys. Rev. Lett. 82, p.3176, (1999).
- J. A. Gupta and D. D. Awschalom, AI. L. Efros, A. V. Rodina IISpin dynamics in semiconductor nanocrystalsll Phys. Rev В 66, p. 125 307, (2002).
- A. V. Chernenko, P. S. Dorozhkin, V. D. Kulakovskii, A. S. Brichkin, S. V. Ivanov and A. A. Toropov IIAuger recombination of excitons in semimagnetic quantum dot structure in a magnetic field! I Phys. Rev В 72, p.0453 02, (2005).
- T. Flissikovskii, I.A. Akimov, A. Hundt and F. Henneberger /7Single-hole spin relaxation in a quantum dotll Phys.Rev. В 68, p.161 309, (2003).
- H. W. van Kesteren, E. C. Cosman, W. A. J. A. van der Poel, and
- С. T. Foxon, // Fine structure of excitons in type-II GaAs/AlAs quantum wells II Phys. Rev. В 41, p.5283, (1990).
- G. Bacher, R. Weigand, J. Seufert, V. D. Kulakovskii, N. A. Gippius, A. Forchel, K. Leonardi, and D. Hommel, IIBiexciton versus Exciton Lifetime in a Single Semiconductor Quantum Dotll Phys. Rev. Lett.83, p.4417, (1999).
- Агекян В. Ф. // Внутрицентровые переходы ионов группы железа в полупроводниковых матрицах группы II-VIII ФТТ 44, 213, (2002).
- С. S. Kim, М. Kim, S. Lee, J. Kossut, J. К. Furdyna, and M. Dobrowolska, HCdSe quantum dots in a Zni. xMnxSe matrix: new effects due to the presence of Мп II J. Cryst. Growth 214/215, p.395, (2000).
- P. R. Kratzert, J. Puis, M. Rabe, and F. Henneberger, //Growth and magneto-optical properties of sub 10 nm (Cd, Mn) Se quantum dotsH Appl.Phys.Lett. 79, p.2814, (2001).
- K. Shibata, E. Nakayama, I. Souma, A. Murayama, Y. Oka
- HExciton Recombination Processes in Cdj. xMnxSe/ZnSe Quantum Dots under Magnetic Fields/У Phys. Stat. Sol.(b) 229, p.473, (2002).
- S. Lee, M. Dobrowolska, and J. K. Furdyna, //Effect of spin-dependentr'r
- Mn internal transitions in CdSe/Znj-xMnxSe magnetic semiconductor quantum dot systems // Phys. Rev. В 72, p.75 320, (2005).
- H. Falk, J. Hubner, P. J. Klar, and W. Heimbrodt // Intralayer and interlayer energy transfer from excitonic states into the Mn 3d5 shell in diluted magnetic semiconductor structures// Phys. Rev. В 68, p.165 203, (2003).
- C. Ballhousen, I/Introduction to Ligand Field Theory/J McGraw-Hill, New York, (1962).
- S. Sugano, Y. Tanabe, and H. Kamimura, // Multiplets of Transition Metal Ions/7 Academic, New York, (1970).
- Nguen Que Huong and J. L. Birman //Theory of luminescent emission in nanocrystal ZnS: Mn with an extra electron/7 Phys. Rev. В 69, p.85 321, (2004).
- B. Kuhn-Heinrich, W. Ossau, E. Bangert, A. Waag, and G. Landwehr,
- Zeeman pattern of semimagnetic (CdMn)Te/(CdMg)Te quantum wells in inplane magnetic field// Solid State Commun. v.91, pp. 413−418, (1994).
- T. Stirner, J. Miao, W. E. Hagston, S. Takeyama, G. Karczewski,
- T. Wojtowicz, and J. Kossut, HExciton magnetic polarons in asymmetric diluted magnetic semiconductor quantum wells// Phys. Rev. В 60, p. 11 545, (1999).
- C. D. Poweleit, L. M. Smith, and В. T. Jonker, //Observation of long-lived exciton magnetic polarons in Znj. xMnxSe/ZnSe multiple quantum wells H
- Phys. Rev. В 50, p.18 662, (1994).
- G. Mackh, W. Ossau, D. R. Yakovlev, A. Waag, G. Landwehr, R. Hellmann and E. O. Gobel, //Localized exciton magnetic polarons in Cdi. xMnxTe/l
- Phys. Rev. В 49, pp.10 248 10 258, (1994).
- M. Suffczynski and L. Wolniewicz IISize of exciton bound to a neutral impurity// Phys. Rev. В 40, p.6250, (1989).
- K. Huang and A. Rhys I/Theory of Light Absorption and Non-Radiative Transitions in F-CentresH Proc. R. Soc. bond. A 204, pp.406−423, (1950).
- S. Kalliakos, X. B. Zhang, T. Taliercio, P. Lefebvre, B. Gil, N. Grandjean, B. Damilano, and J. Massies //Large size dependence of exciton-longitudinal-optical-phonon coupling in nitride-based quantum wells and quantum boxes//
- Appl. Phys. Lett. 80, p. 428, (2001).
- A. L. Gurskii //Nature of the impurity bands of the edge luminescence of highly doped compensated ZnSe: NH
- Journal of Applied Spectroscopy, Vol. 67, No. 1, (2000)