Cyclotron resonance in HgTe/CdTe-based heterostructures in high magnetic fields

Жолудев, М. С.; Иконников, А. В.; Теппе, Ф.; Орлита, М.; Maremyanin, K. V.; Spirin, K. E.; Гавриленко, В. И.; Knap, W.; Dvoretskiy, S. A.; Mihailov, N.N.

doi:10.1186/1556-276x-7-534

Cited by 59 publications

(45 citation statements)

References 23 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…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.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Giant photocurrents in a Dirac fermion system at cyclotron resonance

et al. 2013

View full text Add to dashboard Cite

We report on the observation of the giant photocurrents in HgTe/HgCdTe quantum well (QW) of critical thickness at which a Dirac spectrum emerges. At an exciting QW of 6.6 nm width by terahertz (THz) radiation and sweeping magnetic field we detected a resonant photocurrent. Remarkably, the position of the resonance can be tuned from negative (−0.4 T) to positive (up to 1.2 T) magnetic fields by means of optical doping. The photocurrent data, accompanied by measurements of radiation transmission as well as Shubnikov-de Haas and quantum Hall effects, prove that the photocurrent is caused by cyclotron resonance in a Dirac fermion system, which allows us to obtain the effective electron velocity v ≈ 7.2 × 10 5 m/s. We develop a microscopic theory of the effect and show that the inherent spin-dependent asymmetry of light-matter coupling in the system of Dirac fermions causes the electric current to flow.

show abstract

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

“…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] …”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Giant photocurrents in a Dirac fermion system at cyclotron resonance

et al. 2013

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Among the representatives of the latter group, the HgTe-based crystalline structures have attracted particular attention, because they allow one to fabricate two-and three-dimensional topological insulators [7][8][9][10][11][12][13][14][15][16]. In this very system, one can obtain Dirac-like, inverted, and normal energy dispersions without changing the material [7,8,[17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32]. Thus, investigating various electronic properties in HgTe-based quantum wells with different thicknesses one can address similarities and differences in phenomena excited for different types of electron energy spectra.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Quantum oscillations of photocurrents in HgTe quantum wells with Dirac and parabolic dispersions

et al. 2014

View full text Add to dashboard Cite

We report on the observation of magneto-oscillations of terahertz radiation induced photocurrent in HgTe/HgCdTe quantum wells of different widths, which are characterized by a Dirac-like, inverted, and normal parabolic band structure. The photocurrent data are accompanied by measurements of photoresistance (photoconductivity), radiation transmission, as well as magnetotransport. We develop a microscopic model of a cyclotron-resonance assisted photogalvanic effect, which describes main experimental findings. We demonstrate that the quantum oscillations of the photocurrent are caused by the crossing of Fermi level by Landau levels resulting in the oscillations of spin polarization and electron mobilities in spin subbands. Theory explains a photocurrent direction reversal with the variation of magnetic field observed in experiment. We describe the photoconductivity oscillations related with the thermal suppression of the Shubnikov-de Haas effect.

show abstract

“…Как известно, изменять энергию межзонных пере-ходов в структурах с КЯ на основе HgCdTe можно как варьируя толщину ямы, так и изменяя долю Сd в ней [30,31]. Для получения СИ в области 6−14 мкм тол-щина КЯ из чистого HgTe должна составлять несколь-ко нм.…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

Исследования волноводных структур с квантовыми ямами на основе HgCdTe для получения длинноволнового стимулированного излучения

Rumiantsev¹,

Kadykov²,

Fadeev³

et al. 2017

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

Исследуются фотолюминесценция и стимулированное излучение на межзонных переходах в квантовых ямах на основе HgCdTe, помещенных в диэлектрический волновод из широкозонного твердого раствора CdHgTe. Гетероструктуры с квантовыми ямами на основе HgCdTe представляют интерес для создания длин-новолновых лазеров на диапазон 25−60 мкм, к настоящему времени недоступный для квантово-каскадных лазеров. В работе обсуждаются оптимальные дизайны квантовых ям для достижения длинноволнового стимулированного излучения при оптической накачке. Показано, что узкие квантовые ямы из чистого HgTe оказываются перспективнее для длинноволновых лазеров по сравнению с широкими (потенциальными) ямами из твердого раствора за счет подавления оже-рекомбинации. Продемонстрировано, что технология молекулярно-лучевой эпитаксии позволяет получать структуры для локализации излучения с длиной волны вплоть до 25 мкм при высокой скорости роста. Получено стимулированное излучение на длинах волн 14−6 мкм с пороговой интенсивностью накачки в диапазоне 100−500 Вт/см 2 при 20 K.DOI: 10.21883/FTP.2017.12.45174.37 ВведениеВ настоящее время разработка компактных полу-проводниковых лазеров для спектроскопии в дальнем инфракрасном (ИК) и терагерцовом диапазонax остает-ся актуальной задачей. В среднем ИК диапазоне наи-лучшие характеристики демонстрируют униполярные квантово-каскадные лазеры (ККЛ): в диапазоне длин волн 5−16 мкм данные приборы способны обеспечивать генерацию в непрерывном режиме даже при комнатной температуре [1]. Активно развиваются и терагерцовые ККЛ [2]. Тем не менее существует достаточно широкий спектральный диапазон (длины волн 20−60 мкм, часто-ты 5−15 ТГц), который до сих пор остается недоступ-ным для ККЛ ввиду сильного решеточного поглощения в материалах GaAs и InP, которые обычно используются для изготовления ККЛ, в этом диапазоне. Использование ККЛ на основе InAs [3,4] позволило достичь длин волн ∼ 20 мкм при комнатной температуре, однако в более длинноволновой области 20−25 мкм на данный момент существуют ККЛ лишь для отдельных частот, отвечаю-щих минимумам фононного поглощения в соответству-ющих материалах [5][6][7]. Таким образом, спектральный диапазон 25−60 мкм в настоящее время перекрыт толь-ко инжекционными лазерами на основе халькогенидов свинца PbSnSe(Te), которые обеспечивают генерацию на длинах волн до 46.5 мкм [8,9], однако характеризуются низкой выходной мощностью и рабочей температурой ниже температуры жидкого азота.Как и твердые растворы на основе халькогенидов свинца и олова, твердый раствор HgCdTe (кадмий− ртуть−теллур, КРТ) обладает возможностью изменения ширины запрещенной зоны и достаточно низкими часто-тами оптических фононов для создания длинноволновых лазеров (энергия CdTe-подобных оптических фононов в узкозонных составах КРТ лежит вблизи 20 мэВ, а HgTe-подобных -около 15 мэВ [10]). Преимуществом материалов на основе HgCdTe по сравнению со струк-турами на основе PbSnSe(Te) является более развитая технология роста. На настоящий момент молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) позволяет получать высо-кокачественные эпитакси...

show abstract

Cyclotron resonance in HgTe/CdTe-based heterostructures in high magnetic fields

Cited by 59 publications

References 23 publications

Giant photocurrents in a Dirac fermion system at cyclotron resonance

Giant photocurrents in a Dirac fermion system at cyclotron resonance

Quantum oscillations of photocurrents in HgTe quantum wells with Dirac and parabolic dispersions

Исследования волноводных структур с квантовыми ямами на основе HgCdTe для получения длинноволнового стимулированного излучения

Contact Info

Product

Resources

About