Terahertz spectroscopy of quantum-well narrow-bandgap HgTe/CdTe-based heterostructures

Иконников, А. В.; Lastovkin, A. A.; Spirin, K. E.; Жолудев, М. С.; Rumyantsev, V. V.; Maremyanin, K. V.; Антонов, А. В.; Aleshkin, V. Ya.; Гавриленко, В. И.; Дворецкий, С. А.; Михайлов, Н. Н.; Sadofyev, Yu. G.; Samal, N.

doi:10.1134/s0021364010230086

Cited by 28 publications

(11 citation statements)

References 15 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The latter enables us to measure the spectrum of interband photoconductivity (Figure 6 ; cf. [ 13 ]). One can see a distinct low-frequency edge of the conductivity at 380 cm -1 (47 meV).…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…An alternative way to tune the QW structure is to admix Cd into a wide HgTe QW. In [ 13 , 14 ], 30-nm-wide Hg 1- x Cd x Te QWs with a Cd content x > 0.13 are shown to have normal band structure. However, properties of such wells are not identical to those of normal-band-structure HgTe QWs with the same bandgap, namely wide HgCdTe QWs demonstrate indirect band structure, i.e., the side maximum in the valence band exceeds that in the center of the Brillouin zone.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…However, at the moment, there have been no systematic studies on CR in HgTe/CdTe QWs with different band structures ( cf. [ 6 - 9 , 13 - 19 ]). In this work, we present the first results on CR measurements in a semimetallic sample with wide HgTe QW (inverted band structure) as well as in two samples with normal band structures: narrow HgTe QW (for the first time) and wide HgCdTe (about 15% of cadmium).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

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

et al. 2012

View full text Add to dashboard Cite

Cyclotron resonance study of HgTe/CdTe-based quantum wells with both inverted and normal band structures in quantizing magnetic fields was performed. In semimetallic HgTe quantum wells with inverted band structure, a hole cyclotron resonance line was observed for the first time. In the samples with normal band structure, interband transitions were observed with wide line width due to quantum well width fluctuations. In all samples, impurity-related magnetoabsorption lines were revealed. The obtained results were interpreted within the Kane 8·8 model, the valence band offset of CdTe and HgTe, and the Kane parameter EP being adjusted.

show abstract

“…The latter enables us to measure the spectrum of interband photoconductivity (Figure 6 ; cf. [ 13 ]). One can see a distinct low-frequency edge of the conductivity at 380 cm -1 (47 meV).…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

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

et al. 2012

View full text Add to dashboard Cite

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

“…Structures of this kind have been studied by magnetotransport methods [2] and by cyclotron resonance techniques in the microwave spectral range [3]. It has also been reported that photoconductivity is observed in struc tures of this kind [4][5][6][7]. Two different mechanisms that account for the origin of the photoconductivity signal have been suggested, namely, the bolometric [5] and cyclotron resonance mechanisms [4].…”

mentioning

confidence: 99%

Mechanism of terahertz photoconductivity in semimetallic HgTe/CdHgTe quantum wells

et al. 2012

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

At present, molecular beam epitaxy is used to fab ricate high perfection heterostructures with HgTe quantum wells (QWs) of varied thicknesses, which possess interesting physical properties. In particular, it has been shown that, in the case of fairly wide wells (20-30 nm), the HgTe layer is semimetallic, i.e., its conduction and valence bands overlap [1]. Structures of this kind have been studied by magnetotransport methods [2] and by cyclotron resonance techniques in the microwave spectral range [3]. It has also been reported that photoconductivity is observed in struc tures of this kind [4][5][6][7]. Two different mechanisms that account for the origin of the photoconductivity signal have been suggested, namely, the bolometric [5] and cyclotron resonance mechanisms [4]. Recently, detailed studies [7] of photoconductivity in structures with HgTe/CdHgTe QWs of varied lengths have con firmed that the main photoconductivity mechanism is bolometric. However, in wide (20 nm and more) semi metallic wells, the issue of the photoconductivity mechanism remains open. Solution of this issue is very important, in particular, for determining the carrier effective mass from photoconductivity spec tra. Obviously, the thus obtained effective mass will be incorrect in a case where the bolometric mecha nism is predominant.In this study, we present evidence that the photo conductivity signal obtained for wide HgTe/CdHgTe wells simultaneously contains both cyclotron reso nance and bolometric components, with the predom inance of the latter. The large value of the photoelec tric signal, observed in our experiments, indicates that structures of this kind are promising for the develop ment of photodetectors for the terahertz spectral range.As objects of study, we used HgTe/CdHgTe struc tures grown by molecular beam epitaxy with the (013) surface orientation. The well thickness was 20.5-21 nm. For more details on methods used to fabricate structures of this kind, see [8].We studied 2 × 4 mm rectangular samples. Strip ohmic contacts were fabricated along the narrow edge of a sample by the firing in of indium. The results of the study are presented for a sample with an electron concentration of 1.46 × 10 11 cm -2 , found from magne toresistance oscillations.As a source of terahertz radiation, we used a pulsed laser, which operated in the cyclotron resonance mode (CR) in p Ge, with a pulse duration of <1 μs and a tunable magnetic field B in the wavelength range 100-160 μm (1.87-3 THz) [9]. We measured variations in the voltage drop across the contacts under the action of terahertz radiation pulses in magnetic fields near the filling factors ν = 2-4.The dependences of the photoconductivity signal on the magnetic field are shown in Fig. 1 for three dif ferent laser emission frequencies. The same figure demonstrates the dependence of the sample's resis tance on a magnetic field, measured in the double contact configuration. The figure clearly shows two plateaus in the dependence of the resistance close to the magnetic field inductions B = 3 ...

show abstract

Terahertz spectroscopy of quantum-well narrow-bandgap HgTe/CdTe-based heterostructures

Cited by 28 publications

References 15 publications

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

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

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

Mechanism of terahertz photoconductivity in semimetallic HgTe/CdHgTe quantum wells

Contact Info

Product

Resources

About