ОСОБЕННОСТИ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ТИПА GaAs, СВЯЗАННЫХ С МЕЛКИМИ АКЦЕПТОРАМИ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-4(50)-17-27Ключевые слова:
полупроводник, рекомбинационное излучение, мелкий акцепторный центр, магнитное поле, зеемановское расщепление, g-факторы, анизотропия, циркулярная поляризация, интенсивностьАннотация
Методом инвариантов Пикуса и Бира получены общие выражения для полной интенсивности I и степени циркулярной поляризации Pцирк фотолюминесценции полупроводников типа GaAs в продольном магнитном поле H с участием мелких акцепторных уровней. Проанализированы частные случаи в зависимости от значения и направления напряженности магнитного поля, а также от знака зеемановских констант g-фактора акцептора g1, g2 и электрона зоны проводимости ge. В случае сильного магнитного поля H // [100], [111], [110] выполнен численный расчет угловой зависимости величин I и Pцирк для некоторых критических значений отношения g2/g1, при которых Pцирк обнаруживает резкую анизотропию в пределах от –100 до +100 %, а интенсивность излучения кристалла вдоль магнитного поля стремится к минимальному значению. Показано, что при слабом магнитном поле существует угловая зависимость для полной интенсивности, однако она не проявляется в степени поляризации излучения. В случае сильного магнитного поля характер угловых зависимостей I, Pцирк определяется знаком отношения g-факторов ge/g1 и g2/g1. Экспериментальное изучение зависимостей интенсивности и степени поляризации люминесценции в магнитном поле, обусловленной оптическим переходом свободных электронов на уровень мелкого акцептора, от ориентации вектора H в кристалле позволяет найти значения констант g1 и g2, а также установить некоторые характерные особенности излучения.
Библиографические ссылки
Бир Г.Л., Пикус Г.Е. Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках. Москва: Наука, 1972:584.
Дьяконов М.И., Перель В.И. О циркулярной поляризации рекомбинационного излучения полупроводников в слабом магнитном поле. ФТТ.1972;14(5):1452.
Ivchenko E.L., Grigory Pikus. Superlattices and Other Heterostructures: Sym-metry and Optical Phenomena: 110 Springer; 2nd ed. Hardcover; 1997:395.
ДимитриевГ.С., КрайновИ.В., СапегаВ.Ф., АверкиевН.С., Debus J., Lahderanta E. Энергетическаяструктураодиночногоак-цептораMn вGaAs:Mn. ФТТ. 2018;60(8):1556-1565.
Ивченко Е.Л. Магнитная циркулярная поляризация фотолюминесценции экситонов. ФТТ.2018;60(8):1503–1514.
Akimov I.A., Godde T., Kavokin K.V., Yakovlev D.R.,Reshina I.I., Sedova I.V., Sorokin S.V., Ivanov S.V.,Kusrayev Yu.G., Bayer M. Dynamics of exciton magnetic polarons in CdMnSe/CdMgSe quantum wells: Effect of selflocalization. Phys. Rev. B. 2017;95:155303. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.155303
Shamirzaev T.S., Debus J., Yakovlev D.R., Glazov M.M., Ivchenko E.L., Bayer M. Dy-namics of exciton recombination in strong magnetic fields in ultra-thin GaAs/AlAs quan-tum well swith in direct band gap and type-II band alignment, Phys. Rev. B.2016;94:045411.https://doi.org/10.1103/PhysRevB.94.045411
Dietl T., Ohno H. Dilute ferromagnetic semicon-ductors: Physics and spintronic structures. Reviews of Modern Physics.2014;86(1):187–251. https://doi.org/10.1103/revmodphys.86.187
Bozkurt M., Mahani M.R., Studer P., Tang J.-M.,Schofield S.R., Curson N.J., Flatte M.E., Silov A.Yu.,Hirjibehedin C.F., Canali C.M., Koenraad P.M. Magnetic anisotropy of single Mn acceptors in GaAs in an external magnetic field.Physical Review B.2013;88(20):205203.https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.205203
Parchinskiy P., Gazizulina A.S., Nasirov A.A., Yuldashev S.U. Anisotropic Magnetoresistance of Gamnas: Be. Available at SSRN. 2023;4548055. https://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4548055
Reyes-Gómez E., Perdomo-Leiva C.A., Oliveira L.E., de Dios-Leyva M. Magnetic-field effects on shallow impurities in semicon-ductor GaAs–(Ga, Al) As quantum wells and superlattices within a fractional-dimensional space approach. Physica E: Low-dimensional Sys-temsand Nanostructures. 2000;8(3):239–247.https://doi.org/10.1016/S1386-9477(00)00154-5
Петров П.В., Иванов Ю.Л., Романов К.С., Тонких А.А., Аверкиев Н.С. Циркулярно поляризованная фотолюминесценция, связанная с A(+)-центрами в квантовых ямах GaAs/AlGaAs. ФТП.2006;40(9):1099–1102.
Nefyodov Yu.A., Shchepetilnikov A.V., Ku-kushkin I.V., Dietsche W., Schmult S. g-factor anisotropy in a GaAs/AlxGa1−xAs quantum well probed by electron spin resonance. Phys. Rev.2011;B83:041307(R). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.83.041307/
Semina M.A., Suris R.A. Holes localized in nanostructures in an external magnetic field: g-factor and mixing of states. Semiconductors. 2015;49(6):797–806. https://doi.org/10.1134/S1063782615060214
Semina M.A., Golovatenko A.A., Rodina A.V. Cubic anisotropy of hole Zeeman splitting in semiconductor nanocrystals. Physical Review B.2023;B108(23):235310.https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.235310
Yesilgul U., Ungan F., Sakiroğlu S., Duque C., Mora-Ramos M., Kasapoglu E., Sari H., Sök-men I. The effect of magnetic field on the im-purity binding energy of shallow donor impuri-ties in a Ga1-xInxNyAs1-y/GaAs quantum well. Nanoscale research letters.2012;7(1);586. https://doi.org/10.1186/1556-276X-7-586
Abramov A. Magnetic-field effects on donor impurity states in a quan-tum well. World Journal of Condensed Matter Physics. 2012;(2):188–191. https://doi.org/10.4236/wjcmp.2012.24031
López Aristizábal A.M.,Mora Rey F., Morales Á.L., Vinasco J.A., Duque C.A. Electric and magnetic fields effects in vertically coupled GaAs/AlxGa1−xAs conical quantum dots. Con-dens. Matter. 2023;8(3):71.https://doi.org/10.3390/condmat8030071
Yulchiev I.I. (2023). The analysis of the nu-merical calculation of shallow acceptor levels of AIIIBV crystals in a magnetic field. ISJ Theoretical & Applied Science.2023;06(122):309–315. https://doi.org/10.15863/tas.2023.06.122.50
Ивченко Е.Л., Бакалейников Л.А., Афанась-ев М.М., Калевич В.К. Спин-зависимая ре-комбинация в твердых растворах GaAs1−xNxв наклонном магнитном поле. Физикатвер-доготела.2016;58(8):1490–1498.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Уктам Рахимович Саломов, Носиржон Хайдарович Юлдашев, Ифтихоржон Исакович Юлчиев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
