Одновременное наблюдение циклотронного резонанса дырок и электронов в двойной квантовой яме HgTe/CdHgTe в условиях эффекта “оптического затвора”

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе в гетероструктуре HgTe/CdHgTe с двойной квантовой ямой выполнены спектральные исследования фотопроводимости при различных температурах (T = 5-70 К), а также исследования магнитопоглощения и магнитотранспорта при T = 4.2 К в условиях эффекта “оптического затвора”. Исследования спектров магнитопоглощения при дозированном оптическом воздействии позволили одновременнонаблюдать линии поглощения, связанные как с циклотронным резонансом электронов, так и циклотронным резонансом дырок. Сосуществование электронов и дырок в двойной квантовой яме HgTe/CdHgTe с относительно большой шириной запрещенной зоны (∼ 80 мэВ) указывает на возникновение индуцированного светом сильно неоднородного распределения носителей заряда в плоскости струкуры. Полученные экспериментальные результаты наглядно демонстрируют недостатки управления положением уровняФерми в гетероструктурах с квантовыми ямами КЯ HgTe/CdHgTe с помощью “оптического затвора”.

Об авторах

Л. С. Бовкун

CNRS-UGA-EMFL-UPS-INSA;Институт физики микроструктур РАН

Email: antikon@physics.msu.ru
FR-38042, Гренобль, Франция; 603950, Нижний Новгород, Россия

С. С. Криштопенко

Universit´e de Montpellier;МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: antikon@physics.msu.ru
34095, Монпелье, Франция; 119991, Москва, Россия

В. Я. Алешкин

Институт физики микроструктур РАН

Email: antikon@physics.msu.ru
603950, Нижний Новгород, Россия

Н. Н. Михайлов

Институт физики полупроводников имени А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН

Email: antikon@physics.msu.ru
630090, Новосибирск, Россия

С. А. Дворецкий

Институт физики полупроводников имени А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН

Email: antikon@physics.msu.ru
630090, Новосибирск, Россия

Ф. Тепп

Лаборатория Шарля Кулона, UMR CNRS 5221, Университет Монпелье

Email: antikon@physics.msu.ru
34095, Монпелье, Франция

М. Орлита

Национальная лаборатория интенсивных магнитных полей, CNRS-UGA-EMFL-UPS-INSA

Email: antikon@physics.msu.ru
FR-38042, Гренобль, Франция

В. И. Гавриленко

Институт физики микроструктур РАН

Email: antikon@physics.msu.ru
603950, Нижний Новгород, Россия

А. В. Иконников

МГУ имени М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: antikon@physics.msu.ru
119991, Москва, Россия

Список литературы

  1. L.G. Gerchikov and A. Subashiev, Phys. Status Solidi B 160, 443 (1990).
  2. B.A. Bernevig, T. L. Hughes, and S.C. Zhang, Science 314, 1757 (2006).
  3. S. S. Krishtopenko, I. Yahniuk, D.B. But, V. I. Gavrilenko, W. Knap, and F. Teppe, Phys. Rev. B 94, 245402 (2016).
  4. B. Buttner, C.X. Liu, G. Tkachov, E.G. Novik, C. Brune, H. Buhmann, E.M. Hankiewicz, P. Recher, B. Trauzettel, S.C. Zhang, and L.W. Molenkamp, Nat. Phys. 7, 418 (2011).
  5. З.Д. Квон, С.Н. Данилов, Д.А. Козлов, К. Цот, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий, С.Д. Ганичев, Письма в ЖЭТФ 94, 895 (2011).
  6. M. Zholudev, F. Teppe, M. Orlita et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 86, 205420 (2012).
  7. J. Ludwig, Yu.B. Vasilyev, N.N. Mikhailov, J.M. Poumirol, Z. Jiang, O. Vafek, and D. Smirnov, Phys. Rev. B 89, 241406(R) (2014).
  8. V. Dziom, A. Shuvaev, N.N. Mikhailov, and A. Pimenov, 2D Mater. 4, 024005 (2017).
  9. M. Marcinkiewicz, S. Ruffenach, S. S. Krishtopenko et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 96, 035405 (2017).
  10. A. Shuvaev, V. Dziom, J. Gospodariˇc E.G. Novik, A.A. Dobretsova, N.N. Mikhailov, Z.D. Kvon, and A. Pimenov, Nanomaterials 12, 2492 (2022).
  11. M. K¨onig, S. Wiedmann, C. Br¨une, A. Roth, H. Buhmann, L.W. Molenkamp, X. L.Qi, and S.C. Zhang, Science 318, 766 (2007).
  12. A. Roth, C. Br¨une, H. Buhmann, L.W. Molenkamp, J. Maciejko, X.L. Qi, and S.C. Zhang, Science 325, 294 (2009).
  13. E.B. Olshanetsky, Z.D. Kvon, G.M. Gusev, A.D. Levin, O.E. Raichev, N.N. Mikhailov, and S.A. Dvoretsky, Phys. Rev. Lett. 114, 126802 (2015).
  14. З.Д. Квон, Е.Б. Ольшанецкий, Д.А. Козлов, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий, Письма в ЖЭТФ 87, 588 (2008).
  15. M. S. Zholudev, A.V. Ikonnikov, F. Teppe, M. Orlita, K.V. Maremyanin, K.E. Spirin, V. I. Gavrilenko, W. Knap, S.A. Dvoretskiy, and N.N. Mihailov, Nanoscale Res. Lett 7, 534 (2012).
  16. А.А. Грешнов, Ю.Б. Васильев, Н.Н. Михайлов, Г.Ю. Васильева, Д. Смирнов, Письма в ЖЭТФ 97, 108 (2013).
  17. J. Gospodariˇc, A. Shuvaev, N.N. Mikhailov, Z.D. Kvon, E.G. Novik, and A. Pimenov, Phys. Rev. B 104, 115307 (2021).
  18. C. Br¨une, C.X. Liu, E.G. Novik, E.M. Hankiewicz, H. Buhmann, Y.L. Chen, X. L. Qi, Z.X. Shen, S.C. Zhang, and L.W. Molenkamp, Phys. Rev. Lett. 106, 126803 (2011).
  19. D.A. Kozlov, Z.D. Kvon, E.B. Olshanetsky, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky, and D. Weiss, Phys. Rev. Lett. 112, 196801 (2014).
  20. S. S. Krishtopenko, W. Knap, and F. Teppe, Sci. Rep. 6, 30755 (2016).
  21. S. S. Krishtopenko, Sci. Rep. 11, 21060 (2021).
  22. M. Z. Hasan and C. L. Kane, Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010).
  23. G.M. Gusev, E.B. Olshanetsky, F.G.G. Hernandez, O.E. Raichev, N.N. Mikhailov, and S.A. Dvoretsky, Phys. Rev. B 101, 241302(R) (2020).
  24. G.M. Gusev, E.B. Olshanetsky, F.G.G. Hernandez, O.E. Raichev, N.N. Mikhailov, and S.A. Dvoretsky, Phys. Rev. B 103, 035302 (2021).
  25. M.V. Yakunin, S. S. Krishtopenko, W. Desrat, S.M. Podgornykh, M.R. Popov, V.N. Neverov, S.A. Dvoretsky, N.N. Mikhailov, F. Teppe, and B. Jouault, Phys. Rev. B 102, 165305 (2020).
  26. К.Е. Спирин, Д.М. Гапонова, К.В. Маремьянин, В. В. Румянцев, В.И. Гавриленко, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий, Физика и техника полупроводников 52, 1482 (2018).
  27. I. Nikolaev, A. Kazakov, K. Drozdov, M. Bannikov, K. Spirin, R. Menshchikov, S. Dvoretsky, N. Mikhailov, D. Khokhlov, and A. Ikonnikov, J. Appl. Phys. 132, 234301 (2022).
  28. M.K. Sotnichuk, A. S. Kazakov, I.D. Nikolaev, K.A. Drozdov, R.V. Menshchikov, S.A. Dvoretsky, N.N. Mikhailov, D.R. Khokhlov, and A.V. Ikonnikov, Photonics 10, 877 (2023).
  29. A. L. Yeats, Y. Pan, A. Richardella, P. J. Mintun, N. Samarth, and D.D. Awschalom, Sci. Adv. 1, e1500640 (2015).
  30. И.Д. Николаев, Т.А. Уаман Светикова, В.В. Румянцев, М.С. Жолудев, Д.В. Козлов, С.В. Морозов, С.А. Дворецкий, Н.Н. Михайлов, В.И. Гавриленко, А.В. Иконников, Письма в ЖЭТФ 111, 682 (2020).
  31. C. Zoth, P. Olbrich, P. Vierling, K.-M. Dantscher, V.V. Bel'kov, M.A. Semina, M.M. Glazov, L.E. Golub, D.A. Kozlov, Z.D. Kvon, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretsky, and S.D. Ganichev, Phys. Rev. B 90, 205415 (2014).
  32. A. Kastalsky and J.C.M. Hwang, Solid State Commun. 51, 317 (1984).
  33. L.C. Tsai, C. F. Huang, J.C. Fan, Y.H. Chang, and Y. F. Chen, J. Appl. Phys. 84, 877 (1998).
  34. W.C. Wang, L.C. Tsai, J.C. Fan, and Y. F. Chen, J. Appl. Phys. 86, 3152 (1999).
  35. A. S. Chaves and H. Chacham, Appl. Phys. Lett. 66, 727 (1995).
  36. В.Я. Алшкин, В.И. Гавриленко, Д.М. Гапонова, А.В. Иконников, К.В. Маремьянин, С. В. Морозов, Ю. Г. Садофьев, S.R. Johnson, and Y.H. Zhang, Физика и техника полупроводников 39, 30 (2005).
  37. К.Е. Спирин, К.П. Калинин, С.С. Криштопенко, К.В. Маремьянин, В.И. Гавриленко, Ю. Г. Садофьев, Физика и техника полупроводников 46, 1424 (2012).
  38. Л.С. Бовкун, С.С. Криштопенко, А.В. Иконников, В.Я. Алешкин, А.М. Кадыков, S. Ruffenach, C. Consejo, F. Teppe, W. Knap, M. Orlita, B. Piot, M. Potemski, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий, В.И. Гавриленко, Физика и техника полупроводников 50, 1554 (2016).
  39. M. Schultz, U. Merkt, A. Sonntag, U. Rossler, R. Winkler, T. Colin, P. Helgesen, T. Skauli, and S. Løvold, Phys. Rev. B 57, 14772 (1998).
  40. А.В. Иконников, М.С. Жолудев, К.В. Маремьянин, К.Е. Спирин, A.A. Ластовкин, В.И. Гавриленко, С.А. Дворецкий, Н.Н. Михайлов, Письма в ЖЭТФ 95, 452 (2012).
  41. L. S. Bovkun, A.V. Ikonnikov, V.Ya. Aleshkin, K.V. Maremyanin, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretskii, S. S. Krishtopenko, F. Teppe, B.A. Piot, M. Potemski, M. Orlita, and V. I. Gavrilenko, Opto-Electronics Review 27, 213 (2019).
  42. L. S. Bovkun, A.V. Ikonnikov, V.Ya. Aleshkin, K.E. Spirin, V. I. Gavrilenko, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretskii, F. Teppe, B.A. Piot, M. Potemski, and M. Orlita, J. Phys. Condens. Matter 31, 145501 (2019).
  43. A.V. Ikonnikov, S. S. Krishtopenko, O. Drachenko et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 94, 155421 (2016).
  44. Л.С. Бовкун, А.В. Иконников, В.Я. Алешкин, С.С. Криштопенко, Н.Н. Михайлов, С.А. Дворецкий, М. Потемски, Б. Пио, М. Орлита, В.И. Гавриленко, Письма в ЖЭТФ 108, 352 (2018).
  45. М.С. Жолудев, Ф. Теп, С. В. Морозов, М. Орлита, К. Консейо, С. Руфенах, В. Кнап, В.И. Гавриленко, С.А. Дворецкий, Н.Н. Михайлов, Письма в ЖЭТФ 100, 895 (2014).
  46. A.V. Ikonnikov, M. S. Zholudev, K.E. Spirin et al. (Collaboration), Semicond. Sci. Technol. 26, 125011 (2011).
  47. В. В. Румянцев, А.В. Иконников, А.В. Антонов, С. В. Морозов, М.С. Жолудев, К.Е. Спирин, В.И. Гавриленко, С.А. Дворецкий, Н.Н. Михайлов, Физика и техника полупроводников 47, 1446 (2013).
  48. А.В. Иконников, Л.С. Бовкун, В.В. Румянцев, С.С. Криштопенко, В.Я. Алешкин, А.М. Кадыков, M. Orlita, M. Potemski, В.И. Гавриленко, С. В. Морозов, С.А. Дворецкий, Н.Н. Михайлов, Физика и техника полупроводников 51, 1588, (2017).
  49. S. Dvoretsky, N. Mikhailov, Y. Sidorov, V. Shvets, S. Danilov, B. Wittman, and S. Ganichev, J. Electron. Mater. 39, 918 (2010).
  50. N.N. Mikhailov, R.N. Smirnov, S.A. Dvoretsky, Y.G. Sidorov, V.A. Shvets, E.V. Spesivtsev, and S.V. Rykhlitski, Int. J. Nanotechnol. 3, 120 (2006).
  51. S. Brosig, K. Ensslin, R. J. Warburton, C. Nguyen, B. Brar, M. Thomas, and H. Kroemer, Phys. Rev. B 60, R13989(R) (1999).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023