Cyclotron resonance and interband optical transitions in HgTe/CdTe(0 1 3) quantum well heterostructures

Abstract

Cyclotron resonance spectra of 2D electrons in HgTe/Cd x Hg 1−x Te (0 1 3) quantum well (QW) heterostructures with inverted band structure have been thoroughly studied in quasiclassical magnetic fields versus the electron concentration varied using the persistent photoconductivity effect. The cyclotron mass is shown to increase with QW width in contrast to QWs with normal band structure. The measured values of cyclotron mass are shown to be systematically less than those calculated using the 8 × 8 Kane model with conventional set of HgTe and CdTe material parameters. In quantizing pulsed magnetic fields (Landau level filling factor less than unity) up to 45 T, both intraband (CR) and interband magnetoabsorption have been studied at radiation wavelengths 14.8 and 11.4 μm for the first time. The results obtained are compared with the allowed transition energies between Landau levels in the valence and conduction bands calculated within the same model, the calculated energies being again systematically less (by 3-14%) than the observed optical transition energies.

Giant photocurrents in a Dirac fermion system at cyclotron resonance

“…To achieve a controllable variation of the carrier density we applied optical doping using the persistent photoconductivity effect well known for HgTe/HgCdTe QWs. 9,33,34 We illuminate the sample by red light emitting diode operating at a wavelength of 630 nm for a time t i resulting in a change of the carrier density (type) which could be restored by heating the sample above T ≈ 150 K. The carrier densities measured for different t i used in the experiments are given in Table I.…”

“…The substantially higher resonance field in 21 nm QWs as well as the observed weak dependence of its position on the electron density correspond to the CR behavior in HgTe/HgCdTe QWs characterized by a nearly parabolic dispersion with large Zeeman splitting. 33,34,[43][44][45][46] …”

Генерация Терагерцового Излучения В Многослойных Квантово-Каскадных Гетероструктурах

“…В качестве референсного источника излучения использовался квантово-каскадный лазер, изготовленный фирмой Trion Technology, работающий на частоте 2.99 THz [15]. Вследствие сильной непараболичности зоны проводимости циклотронная масса электронов в КЯ HgTe/CdHgTe сильно зависит от концентрации [16], поэтому последняя специально контролировалась с помощью измерений магнитосопротивления гете-роструктуры по двухконтактной схеме.…”

Зонный спектр в гетероструктурах HgTe/CdHgTe p-типа и его перестройка с изменением температуры

“…Образцы размером 5 × 5 мм с двумя полосковы-ми индиевыми контактами размещались в световодной вставке в сосуде Дьюара (при измерениях при T = 4.2 и 77 K) или в оптическом криостате замкнутого цикла. Поскольку данные структуры в темновых условиях при низкой температуре имели p-тип проводимости, подсвет-ка синим светом, в отличие от структур n-типа [14], приводила к уменьшению концентрации дырок и воз-растанию сопротивления образца. Поэтому для получе-ния максимального сигнала фотопроводимости образцы после охлаждения засвечивались с помощью синего светодиода.…”

“…[3][4][5][6][7][8][9][10] и ссылки в них), так и магнитооптическими методами (см. [11][12][13][14][15][16][17][18] и ссылки в них). Однако подавляющая часть исследований была выполнена на образцах с электронным типом прово-димости.…”