Singlet and triplet trion states in high magnetic fields: Photoluminescence and reflectivity spectra of modulation-dopedCdTe∕Cd0.7Mg0.3Te

Abstract

Photoluminescence ͑PL͒ and reflectivity spectra from modulation-doped CdTe/ Cd x Mg 1−x Te quantum well structures containing a two-dimensional electron gas have been studied in magnetic fields up to 45 T. In high fields, the recombination from the dark triplet trion state was found to be one of the most intense PL lines. A "bright" triplet line is revealed in both reflectivity and PL in magnetic fields above 35 T. PL spectra were calculated as a function of magnetic field, taking into account exciton, singlet, and triplet trion states. We show that the intense PL from the dark triplet trion is due to the field-induced suppression of singlet trion formation, and a corresponding enhancement of dark trion formation.

Photoluminescence of CdTe/CdMgTe Double Quantum Wells with a Two-Dimensional Electron Gas

“…This is similar to observations on a single QW (Ref. [6]). For the sample B, with a higher 2DEG concentration in the 120 Å QW, we observe a Landau quantization of the luminescence which proves that in this case, the luminescence is in fact related to the recombination of a 2DEG with photoexcited holes.…”

Positively versus negatively charged excitons: A high magnetic field study of CdTe/Cd1−xMgxTe quantum wells

“…5,[11][12][13] Two types of triplet states-dark and bright-are studied theoretically [14][15][16][17][18] and experimentally. 7,19,20 In magnetic fields above 20 T the binding energy of the triplet state, which is dark, may exceed the singlet state binding energy, so that the triplet state is the ground state of T − . This depends sensitively on the signs and values of the electron and hole Zeeman splittings and on the details of the quasi-2D confinement in the QW (QW depth and width, effective masses of the carriers).…”

Магнитная Циркулярная Поляризация Фотолюминесценции Экситонов

“…Подчеркнем, что такое поведение ФЛ характер-но для экситонов с совпадающими по знаку g e и g hh . Если знаки g-факторов противоположны, как, например, в структуре с квантовой ямой CdTe/CdMgTe, то интен-сивность ФЛ остается высокой вплоть до магнитных полей B = 45 T [45].…”

“…Это происходит, во-первых, потому, что син-глетный трион может образоваться только при усло-вии противоположных направлений спинов резидентно-го электрона и электрона в экситоне и, во-вторых, в магнитном поле спиновые подуровни экситона заселены селективно, и температура меняет эти заселенности. Так, в квантовой яме CdTe/Cd 0.7 Mg 0.3 Te в отсутствие поля при T = 1.6 K экситонная линия ФЛ уступает по интенсивности трионной линии, но в поле B = 5 T экситонный и трионный вклады в σ − компоненту ФЛ становятся сравнимыми по величине [45]. С ростом температуры от 1.6 до 16 K перераспределение засе-ленности между экситонными подуровнями приводит к тому, что трионная линия опять преобладает над экситонной [50].…”

“…С ростом температуры от 1.6 до 16 K перераспределение засе-ленности между экситонными подуровнями приводит к тому, что трионная линия опять преобладает над экситонной [50]. В очень сильных полях в спектрах ФЛ начинает проявляться триплетный трион с полным спином спаренных электронов S = 1 [45,52].…”