Methodenartikel

Meting van coherentie-verval in GaMnAs met behulp van femtoseconde vier-golf-mixing

8.7K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/51094

⸱

3 december 2013

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, 2Department of Physics, University of Notre Dame

In dit artikel

Samenvatting

De techniek van femtoseconde vier-golf-mixing wordt beschreven, inclusief spectraal-opgeloste en tijd-opgeloste configuraties. We illustreren het nut van deze techniek voor de onderzoek van cruciale fysische eigenschappen in de III-V verdunde magnetische halfgeleiders, mogelijk gemaakt door zijn non-lineariteit en hoge tijdsresolutie.

Samenvatting

De toepassing van femtoseconde vier-golf-mixing voor het onderzoek naar fundamentele eigenschappen van verdunde magnetische halfgeleiders ((s,p)-d hybridisatie, spin-flip verstrooiing) wordt beschreven, met behulp van experimenten op GaMnAs als een prototype III-Mn-V systeem.  Spectraal-opgeloste en tijdsopgeloste experimentele configuraties worden beschreven, inclusief het gebruik van zero-background autocorrelatietechnieken voor pulsoptimalisatie.  Het etsproces dat wordt gebruikt om GaMnAs-monsters voor te bereiden voor vier-golf-mixing experimenten wordt ook benadrukt.  De hoge temporele resolutie van deze techniek, mogelijk gemaakt door het gebruik van korte (20 fsec) optische pulsen, maakt het mogelijk om het snelle spin-flip verstrooiingsproces in dit systeem direct in het tijdsdomein te bestuderen, wat nieuwe inzichten biedt in de sterke uitwisselingskoppeling die verantwoordelijk is voor carrier-gemedieerde ferromagnetisme.  We laten ook zien dat spectrale resolutie van het vier-golf-mixing signaal het mogelijk maakt om duidelijke kenmerken van (s,p)-d hybridisatie in dit systeem te extraheren, in tegenstelling tot lineaire spectroscopietechnieken.   Deze verhoogde gevoeligheid is te wijten aan de non-lineariteit van de techniek, die defect-gerelateerde bijdragen aan het optische antwoord onderdrukt. Deze methode kan worden gebruikt om de tijdschaal voor coherentie-verval (gekoppeld aan de snelste verstrooiingsprocessen) te meten in een breed scala aan halfgeleidersystemen van belang voor de volgende generatie elektronica en opto-elektronica.

Inleiding

III-V verdunde magnetische halfgeleiders vertonen ferromagnetische koppeling gemedieerde door dragers (gaten), waardoor externe manipulatie van magnetische eigenschappen mogelijk is door elektrische en optische controle van de dragerpopulatie.  Deze eigenschap maakt deze materialen aantrekkelijk voor een groot aantal magneto-gevoelige elektronische en opto-elektronische apparaten1-15, inclusief de mogelijke integratie van logica en geheugen.11-15  Het realiseren van dergelijke toepassingen vereist een goed begrip van de fundamentele eigenschappen van deze materialen; de grote dichtheid van defecten geassocieerd met hun groei bij lage temperaturen (essentieel voor de substituerende incorporatie van magnetische dopants zoals Mn) bemoeilijkt echter de theoretische behandeling van uitwisselingskoppeling en ferromagnetische orde16-18.  Deze defecten belemmeren ook de interpretatie van transport- en lineaire optische experimenten op deze materialen19-24.

De bruikbaarheid van de niet-lineaire optische techniek van vier-golfmenging spectroscopie voor het verkrijgen van nieuwe inzichten in deze materialen werd onlangs onthuld in experimenten op GaMnAs25,26, die de prototype III-V verdunnde magnetische halfgeleider vertegenwoordigt.  De niet-lineariteit van de techniek bleek een veel grotere gevoeligheid te bieden voor fijne structuur in de optische gezamenlijke toestandsdichtheid, wat wijst op een sterke verbetering van het optische interband-antwoord met de incorporatie van Mn25.  Deze waarneming is een signatuur van (s,p)-d hybridisatie die recent was voorspeld in tight-binding berekeningen18.  Dit nieuwe inzicht werd mogelijk gemaakt door het lage optische dipoolmoment geassocieerd met overgangen die de defecttoestanden in het midden van het gat betreffen, die deze effecten van hybridisatie maskeren in lineaire optische experimenten27.  De hoge tijdresolutie van de vier-golfmenging techniek is ook gebruikt om de eerste  directe meting van de tijdschaal van gat-Mn spin-flip verstrooiing in dit systeem te verkrijgen26,  wat nieuw inzicht biedt in uitwisselingskoppeling.  Deze experimenten toonden ook aan dat het optische antwoord van dit materiaal een fotonecho is, wat aangeeft dat de defaseringstijd onafhankelijk is van dragerenergie ondanks defect-geïnduceerde lokalisatie.

Hier presenteren we een gedetailleerde beschrijving van de vier-golfmenging techniek die in de verwijzingen25,26 wordt gebruikt, waarbij wordt geïllustreerd hoe deze kan worden gebruikt om de defaseringstijd (T2), het niet-lineaire (derde-orde) spectrale antwoord en de aard van verruiming (homogeen of inhomogeen) in een materiaal van belang te meten.  Spectraal-opgeloste en temporeel-opgeloste experimentele configuraties worden gepresenteerd, samen met een uitleg van de nul-achtergrond autocorrelatie techniek die wordt gebruikt in combinatie met een prisma compressor om de pulsduur op de monsterpositie te minimaliseren.  Deze pulsduur bepaalt de algehele tijdresolutie van de techniek en moet onder de 30 fsec zijn om spin-flip verstrooiing in GaMnAs op te lossen.  Het etch-proces dat wordt gebruikt om de GaMnAs-monsters voor experimenten in de transmissie geometrie voor te bereiden, wordt ook benadrukt.  Dit werk bouwt voort op de gevestigde bruikbaarheid van vier-golfmenging technieken voor het bestuderen van verstrooiingsprocessen en veel-lichaamseffecten in traditionele halfgeleiders28-32 door het uit te breiden naar de onderzoek van fundamentele interacties en elektronische structuur in verdunde magnetische halfgeleiders.  Onze resultaten zullen gevolgen hebben voor de langetermijn engineering van deze nieuwe magnetische materialen.

Protocol

1. Overzicht van optisch apparaat

  1. Stel twee spiegels en twee irissen in om de invoerpad voor de optische opstelling te definiëren, zoals getoond in Figuur 1.  Elke dag moeten deze irissen en spiegels worden gebruikt om de opstellingsalignering te herstellen.  Aangezien de laser dagelijks drijft, zijn er meerdere iteraties van alignering nodig om een optimale alignering te behouden.
  2. Bouw een pulscompressor die twee prisma's bevat, zoals getoond in Figuur 1.  De pulscompressor introduceert negatieve groepssnelheidsdispersie om te compenseren voor de positieve groepssnelheidsdispersie veroorzaakt door lenzen en optische vensters op de weg naar de steekproef.  De hoeveelheid compensatie van de groepssnelheidsdispersie wordt bepaald door de afstand tussen de prisma's (grof) en de hoeveelheid glas waardoor de straal in het tweede prisma wordt geleid (fijn).  Deze worden iteratief aangepast om de pulsduur te optimaliseren terwijl de pulsautocorrelatie wordt gedetecteerd (Zie sectie 2).
  3. Plaats een 50/50 straaldooser om de inkomende pulsen van de laser in twee excitatiepulsen, E1 en E2, te verdelen.
  4. Stel een optische vertragingslijn in voor puls E1 met behulp van een paar spiegels gemonteerd op een handmatige translatiestand.  Deze stand wordt gebruikt om grove aanpassingen van de vertraging tussen pulsen E1 en E2 te maken. Opmerking: men moet ervoor zorgen dat de optische pad in de spiegelpaar parallel is aan de bewegingsas van de translatiestand en dat de spiegels onder een hoek van 45° ten opzichte van elkaar zijn geplaatst en geen verticale afwijking introduceren.
  5. Stel een optische vertragingslijn in voor puls E2 met behulp van een set spiegels en een optisch periscoop die de straal naar een lichtgewicht retroreflector sturen die op de kegel van een luidspreker is gemonteerd.  Het verticaal plaatsen van de luidspreker minimaliseert anharmonische beweging van de luidspreker veroorzaakt door het gewicht van de retroreflector evenals nadelige beweging (schommelen) van de retroreflector terwijl de luidspreker beweegt.
    Opmerking: men moet ervoor zorgen dat de straalpad in de retroreflector parallel is aan de bewegingsas van de luidspreker (d.w.z. verticaal). Samen met een functiegenerator en stroomversterker, maakt de luidspreker het mogelijk de interpulsvertraging snel te scannen tijdens het experiment. De stroomversterker is nodig om een voldoende grote amplitude van beweging van de luidspreker (>1 mm) te garanderen. Het lineaire deel van de worp van de luidspreker bepaalt het totaal toegankelijke pulsvertragingsbereik in het experiment.
  6. Zorg ervoor dat de twee optische bundels parallel zijn en plaats een enkele lens (diameter 5 cm, brandpuntsafstand 50 cm) in de pad van de twee bundels, zoals getoond in Figuur 1.  Deze lens wordt gebruikt om de twee bundels te focussen op de steekproef bevat in een optische cryostat, waardoor de steekproef op elke gewenste temperatuur tussen 4-300 K kan worden gehouden.
  7. Ruimtelijke en temporele overlap op de steekproefpositie worden geoptimaliseerd door een autocorrelatie uit te voeren op een gelijkwaardige focus ter voorbereiding op de detectie van het vier-golfmengingssignaal. (De autocorrelatie-alignering wordt beschreven in sectie 2.).
  8. Voor spectraal opgeloste, tijd-geïntegreerde experimenten (SR-FWM), stuur de vier-golfmengingsemissie naar een monochroom, door een lens toe te voegen om in de inputslet te focussen.
  9. Plaats een hogesnelheidsfotomultiplicatorbuisdetector (PMT) na de monochroom om de spectraal opgeloste vier-golfmengingsemissie te detecteren.  Opmerking: de hoge spanning toegepast op de PMT mag alleen worden ingeschakeld met de PMT in het donker.
  10. Verbind het uitgangssignaal van de PMT met een oscilloscoop.
  11. Gebruik een functiegenerator en stroomversterker om de luidspreker te laten oscilleren op ongeveer 30 Hz om een periodische variatie van de tijdsvertraging tussen pulsen E1 en E2 te introduceren.  Voer een meting uit van het SR-FWM-signaal (PMT-signaal) versus pulsvertraging met behulp van de oscilloscoop.  De kalibratie van de tijdsas van de oscilloscoop wordt bepaald met behulp van het autocorrelatiesignaal, zoals beschreven in sectie 2.
  12. Voor tijd-opgeloste vier-golfmenging (TR-FWM), plaats een tweede 50/50 straaldooser om een derde laserpuls te creëren (de poortpult genoemd), zoals getoond in Figuur 1.
  13. Stel een aparte optische vertragingslijn in voor de poortpult.  Deze vertragingslijn bevat een set spiegels gemonteerd op een handmatige translatiestand voor grove aanpassing van de poortpult-vertraging, en een tweede luidspreker voor snelle scannen van de poortpult-vertraging.
  14. Verwijder de lens voor de monochroom en plaats een spiegel om de vier-golfmengingstraal op te pakken.
  15. Plaats een lens om de vier-golfmengingsemissie, samen met de poortpult, in een Beta Barium Borate (BBO) niet-lineaire kristal te focussen dat is gesneden voor type I faseaanpassing voor 800 nm bij normale inval.  Voer een meting uit van de tweede harmonische intensiteit als functie van poortpult-vertraging met behulp van een andere hogesnelheids PMT.
  16. Stel een pad in voor autocorrelatiemetingen door een grote vlakke spiegel voor de cryostat in te voegen.  Deze spiegel wordt gebruikt om zowel E1- als E2-pulsen om te leiden naar een tweede focus.  Hier plaatst u een tweede BBO-kristal.  Opmerking: de invoerbundels moeten worden geblokkeerd tijdens het verplaatsen van deze vlakke spiegel om gevaarlijke reflecties te voorkomen.
  17. Vo

Resultaten

Typische resultaten van een SR-FWM-experiment op GaxMn1-xAs (x = 0,005 %) worden getoond in Figuur 2(b), samen met resultaten van een referentiemonster van GaAs gekweekt onder dezelfde laagtemperatuuromstandigheden (Figuur 2(a)). Het succes van de experimenten wordt aangetoond door de hoge signaal-ruisverhouding, waardoor variaties in de signaalamplitude (aangegeven door de kleurenschaal) als functie van zowel de tijdsvertraging als de fotonenergie duidelijk kunnen worden beoordeeld. Een hoge signaal-ruisverhouding wordt bereikt door de monsterpositie zorgvuldig te optimaliseren om een heldere plek op het monster te lokaliseren met minimale verstrooiing van het licht door de excitatiepulsen. Voor een succesvol experiment is het bovendien vereist dat de dikte van het monster vergelijkbaar is met de absorptiediepte voor de fotonenergie van de excitatiepulsen. Dit maximaliseert het optische signaal van het monster zonder propagatie-effecten te introduceren die de analyse zouden bemoeilijken. Voor de resultaten in Figuur 2 was de optische dichtheid 0,2. De verbreding van het SR-FWM-signaal naar hogere energieën in GaMnAs ten opzichte van GaAs wordt toegeschreven aan de invloed van (s,p)-d hybridisatie van het substitutionele Mn binnen het GaAs-gastkristal op de toestandsdichtheid van de valentieband25.

Een doorsnede van de tweedimensionale SR-FWM-gegevens in Figuur 2(b) wordt getoond in Figuur 3(a) voor een vaste fotonenergie van 1.533 eV, wat de afhankelijkheid van het signaal van de vertraging tussen de excitatiepulsen illustreert. Dit vertragingsafhankelijke signaal kan worden gefit met een analytisch model33 geconvolueerd met het eindige laserpulsprofiel (gemeten met nul-achtergrond autocorrelatietechnieken), waardoor de defaseringstijd voor elektron-gatparen kan worden bepaald (T2 = 65 fsec voor de getoonde gegevens). Deze fits worden aangegeven door de doorgetrokken curves in Figuur 3. Indien veeldeeltjeseffecten een sterke rol spelen in het bestudeerde monster, kan een complexere analyse vereist zijn34,35. Dit is het geval voor de SR-FWM-gegevens in bij lage temperatuur gegroeide GaAs in Figuur 2(a) bij het exciton (1.515 eV), waar het signaal wordt gemedieerd door excitonverstrooiing met vrije ladingsdragerovergangen34. In GaMnAs voor energieën boven de bandgap van GaAs biedt het eenvoudigere twee-niveaumodel een goede overeenstemming, wat wijst op de afwezigheid van veeldeeltjeseffecten. Dergelijke effecten dragen veel sterker bij in traditionele GaAs die bij verhoogde temperaturen is gegroeid25,26,35.

De resultaten van TR-FWM-experimenten op hetzelfde GaMnAs-monster zijn weergegeven in Figuur 3(b). Voor deze gegevens is de vertraging tussen de twee excitatiepulsen 54 fsec, en de horizontale as toont de signaalenveloppe versus de aankomsttijd van de gate-puls ten opzichte van de four-wave mixing-signaalpuls bij het BBO-kristal. De positie van het pieksignaal in TR-FWM-experimenten biedt een manier om onderscheid te maken tussen homogeen verbreedde en inhomogeen verbreedde optische overgangen, schematisch weergegeven in Figuur 4. In het laatste geval leidt de gelijktijdige excitatie van optische overgangen met een bereik aan resonantie-energieën tot een refasering van de polarisaties bij alle energieën op een tijdstip t ≈ 2tD, waarbij t de aankomsttijd is van de gate-puls ten opzichte van de four-wave mixing-puls en tD de vertraging is tussen pulsen E1 en E2. Hierbij is t = 0 de aankomsttijd van de puls E1. In Figuur 3(b) is tD = 54 fsec, en het TR-FWM-signaal piekt bij t ≈ 100 fsec, wat wijst op een fotonecho-respons voor de interband-optische overgangen in dit systeem. Het TR-FWM-signaal voor een reeks waarden van de inter-pulsvertraging tD is weergegeven in Figuur 5, wat een verschuiving van het signaal naar grotere t bij toenemende tD aangeeft. De uitstekende gelijktijdige overeenstemming tussen het analytische model en zowel de SR-FWM- (Figuur 3(a)) als de TR-FWM-resultaten (Figuur 3(b)) geeft aan dat many-body-effecten niet significant bijdragen en dat de defasingsnelheid onafhankelijk is van de overgangsenergie van de elektron-gatparen, ondanks defect-geïnduceerde lokalisatie in dit systeem. Uit vergelijking met gegevens in bij lage temperatuur gegroeide GaAs alsovel als GaAs gegroeid bij hoge temperatuur, wordt het dominante defasingsproces geïdentificeerd als hole-Mn spin-flip verstrooiing26, wat nieuw inzicht biedt in de uitwisselingsinteractie die verantwoordelijk is voor de ferromagnetische orde in dit systeem.

Diagram van de opstelling voor ultrafast spectroscopie met laserpad, cryostaat, pulscompressor, PMT.
Figuur 1. Schematisch diagram van de apparatuur voor viergolfmenging.

Transient absorptiespectra, tijd-energiegrafiek; diagram dat spectrale veranderingen over de tijdvertraging laat zien.
Figuur 2. SR-FWM resultaten van metingen aan bij lage temperatuur gegroeid GaAs (links) en Ga1-xMnxAs voor x = 0,005 % (rechts). De verticale as is de fotonenenergie waarbij het signaal wordt gedetecteerd, geselecteerd met behulp van de monochromator, en de horizontale as is de vertraging tussen pulsen E1 en E2.  Alle getoonde gegevens zijn opgenomen met de monsters bij 10 K.  Aangepast met toestemming uit referentie25.

Grafieken van transiënte absorptiespectroscopie; vertraging versus tijd; fotonenenergie 1,533 eV; signaalfitting.
Figuur 3. (a) SR-FWM resultaten versus interpulsvertraging in Ga1-xMnxAs voor x = 0,005% bij een fotonenenergie van 1,533 eV; (b) TR-FWM resultaten in hetzelfde monster versus de aankomsttijd van de gate-puls relatief aan de four-wave mixing puls bij het BBO-kristal dat is gebruikt voor somfrequentiegeneratie, wat de tijdenvelop van de four-wave mixing puls aangeeft. Voor deze gegevens is de vertraging tussen pulsen E1 en E2 vastgesteld op 54 fsec. De doorgetrokken lijnen tonen fits met behulp van het analytische model in referentie33. Alle getoonde gegevens zijn opgenomen met het monster bij 10 K. Deel (b) is aangepast met toestemming van referentie26.

Homogene versus inhomogene verbreding; diagram van optische excitatie; concept van spectrale analyse.
Figuur 4. Een schematische weergave van een homogeen verbreed (links) en inhomogeen verbreed (rechts) twee-niveausysteem.

Grafiek van transiënte absorptiespectroscopie met vertragingstijdsgegevens voor optische excitatieanalyse.
Figuur 5. TR-FWM resultaten voor Ga1-xMnxAs voor x = 0,005% als functie van de aankomsttijd van de gate-puls ten opzichte van de four-wave mixing-puls bij het BB0-kristal dat is gebruikt voor somfrequentiegeneratie.  Het signaal wordt weergegeven voor verschillende waarden van de vertraging tussen pulsen E1 en E2, aangegeven op de verticale as.

Discussie

De vier-golfmengingstechniek kan worden gebruikt om de tijdschaal voor coherentieafname op optische overgangen in een breed scala aan materiaalsystemen te meten.  Voor verschillende toepassingen in geavanceerde elektronica en opto-elektronica is deze faseverschuivingstijd van cruciaal belang.  Bijvoorbeeld, in kwantumcomputertoepassingen (waarvoor excitonovergangen in halfgeleiders in verschillende voorstellen de fundamentele kwantumbit vertegenwoordigen36-38), bepaalt de faseverschuivingstijd het tijdsvenster waarin kwantumoperaties en foutcorrectie moeten worden uitgevoerd.  De tijdschaal voor coherentieafname wordt bepaald door de snelste verstrooiingsprocessen van elektronen en gaten in het materiaal, en dus geven metingen van de faseverschuivingstijd ook inzicht in de aard en sterkte van de bijbehorende interacties die verantwoordelijk zijn voor deze snelle verstrooiingsprocessen.  Het type interacties dat betrokken is, zal sterk afhangen van het halfgeleidersysteem dat wordt bestudeerd, en zal zowel transport als coherentieafname bepalen in elke apparaattoepassing die dit materiaal gebruikt.  De vier-golfmengingsmethode biedt daarom een belangrijk hulpmiddel om materialen te karakteriseren die interessant zijn voor elektronische en opto-elektronische apparaten van de volgende generatie.  In dergelijke studies is de tijdsresolutie de belangrijkste beperking.  Deze resolutie wordt bepaald door de duur van de optische puls, die korter moet zijn dan de faseverschuivingstijd in het te onderzoeken materiaal.  De specifieke experimentele configuratie die hier wordt beschreven, wordt idealiter toegepast op de studie van snelle vervalprocessen (< een paar picoseconden in duur).  Voor het meten van langzamere tijddynamiek worden vaak lock-in detectiemethoden en een langzaam-scannende vertragingsfase met een groter bewegingsbereik gebruikt.

Hier verduidelijken we het nut van deze techniek voor de onderzoek van III-V verdunde magnetische halfgeleiders, waarin sterke gat-Mn uitwisselingskoppeling leidt tot door dragers gemedieerde ferrimagnetisme.  Spin-flip verstrooiing tussen gaten en Mn-ionen wordt ook veroorzaakt door de gat-Mn uitwisselingsinteractie. We hebben aangetoond dat vier-golfmengingstechnieken kunnen worden gebruikt om een directe meting van de tijdschaal van dit proces te verkrijgen, wat inzicht biedt in de uitwisselingskoppeling in deze belangrijke klasse van materialen. We hebben ook aangetoond dat de niet-lineariteit van de vier-golfmengingstechniek een zeer gevoelige sonde biedt van de bandrandtoestanden in deze materialen, waardoor duidelijke kenmerken van het (s,p)-d hybridisatieproces worden gegeven, dat de oorsprong is van de sterke uitwisselingskoppeling in dit systeem.  De verhoogde gevoeligheid van vier-golfmenging ten opzichte van lineaire optische technieken (bijv. absorptie, ellipsometrie, magnetische circulaire dichroïsme) voor deze bandrandtoestanden komt voort uit de niet-lineariteit van deze techniek, die defect-gerelateerde bijdragen aan het optische antwoord onderdrukt.

Dit werk legt de basis voor toepassingen van deze techniek om sleutelfysische eigenschappen van belang te bestuderen, zoals de elektronische structuur en uitwisselingskoppeling, in een breed scala van III-V verdunde magnetische halfgeleiders.  Dit zal het mogelijk maken om deze materialen te ontwerpen voor toepassingen in halfgeleider-spintronica, inclusief een hele reeks magneto-gevoelige elektronische en opto-elektronische apparaten.      

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Dit onderzoek wordt ondersteund door de Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, Lockheed Martin Corporation en de National Science Foundation (Grant DMR10-05851).

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Ti:Saffier OscillatorCoherentMira-SeedOnderdeel van volledig lasersysteem
Manuele vertaalfaseNewport462Hoeveelheid: 2
Optische/optomechanische componentenThorlabs, AndereDiverse
DC Gereguleerd voedingTenma72-6628
FunctiegeneratorGW InstekGFG-8216A
Digitale vertragingsgeneratorStanford Research SystemsDG645
LuidsprekerversterkerSonyXM-222W
SilicionfotodetectorThorlabsPDA36A
FotomultiplicatorbuisHamamatsu
Digitaal oscilloscoopTektronixTDS2024B
Optische cryostaatJanisST-300
Cornerstone 260 MonochromatorNewportNewport 74110
SaffiervensterGeneral Ruby and Sapphire
CitruszuurSigma-AldrichC1909
Optische lijmNorlandThorlabs NOA61
Waterstofperoxide-oplossingSigma-AldrichH3410
De-ioniseerd waterWater uit een Type I watersysteem

Referenties

  1. Onodera, K., Masumoto, T., Kimura, M. 980 nm compact optical isolators using Cd1-x-yMnxHgyTe single crystals for high power pumping laser diodes. Electron. Lett. 30, 1954-1955 (1994).
  2. Shen, A., Ohno, Y., Segawa, Y., Ohno, H. Faraday rotation of ferromagnetic (Ga,Mn)As. Electron. Lett. 34, 190-192 (1998).
  3. Ohya, S., Shimizu, H., Higo, Y., Sun, J., Tanaka, M. Growth and Properties of Quaternary Alloy Magnetic Seminconductor (InGaMn)As. Jpn. J. Appl. Phys. Part. 2, L24-L27 (2002).
  4. Wang, J., Sun, C., Kono, J., Oiwa, A., Munekata, H., Cywiński, L., Sham, L. J. Ultrafast Quenching of Ferromagnetism in InMnAs Induced by Intense Laser Irradiation. Phys. Rev. Lett. 95, 167401-167405 (2005).
  5. Zahn, J. P., Gamouras, A., March, S., Liu, X., Furdyna, J. K., Hall, K. C. Ultrafast studies of carrier and magnetization dynamics in GaMnAs. J. Appl. Phys. 107, 033908-033917 (2010).
  6. Rozkotova, E., Nemec, P., Tesarova, N., Maly, P., Novak, V., Olejnik, K., Cukr, M., Jungwirth, T. Coherent control of magnetization precession in ferromagnetic semiconductor (Ga,Mn)As. Appl. Phys. Lett. 93, 232505-232508 (2008).
  7. Th, Magnetization manipulation in (Ga,Mn)As by subpicosecond optical excitation. Appl. Phys. Lett. 86, 152506-152509 (2005).
  8. Hall, K. C., Zahn, J. P., Gamouras, A., March, S., Robb, J. L., Liu, X., Furdyna, J. K. Ultrafast optical control of coercivity in GaMnAs. Appl. Phys. Lett. 93, 032504-032507 (2008).
  9. Reid, A. H. M., Astakhov, G. V., Kimel, A. V., Schott, G. M., Ossau, W., Brunner, K., Kirilyuk, A., Molenkamp, L. W., Th Rasing, Single picojoule pulse switching of magnetization in ferromagnetic (Ga,Mn)As. Appl. Phys. Lett. 97, 232503-232506 (2010).
  10. Rudolph, J., Hägele, D., Gibbs, H. M., Khitrova, G., Oestreich, M. Laser threshold reduction in a spintronic device. Appl. Phys. Lett. 82, 4516-4519 (2003).
  11. Roukes, M. L., Chtchelkanova, A. Y., Treger, D. M. Spintronics: A spin-based electronics vision for the future. Science. 294, 1488-1495 (2001).
  12. Awschalom, D. D., Loss, D., Samarth, N. Semiconductor Spintronics and Quantum Computation. , Springer-Verlag. Berlin. (2002).
  13. Datta, S., Das, B. Electronic analog of the electro-optic modulator. Appl. Phys. Lett. 56, 665-667 (1990).
  14. Hall, K. C., Lau, W. H., Gündoğdu, K., Flatté, M. E., Boggess, T. F. Nonmagnetic semiconductor spin transistor. Appl. Phys. Lett. 83, 2937-2939 (2003).
  15. Hall, K. C., Flatté, M. E. Performance of a spin-based insulated gate field effect transistor. Appl. Phys. Lett. 88, 162503-162505 (2006).
  16. Masek, J., Máca, D., Kudrnovsky, J., Makarovsky, O., Eaves, L., Campion, R. P., Edmonds, K. W., Rushforth, A. W., Foxon, C. T., Gallagher, B. L., Novák, V., Sinova, J., Jungwirth, T. Microscopic analysis of the valence band and impurity band theories of (Ga,Mn)As. Phys. Rev. Lett. 105, 227202-227205 (2010).
  17. Sheu, B. L., Myers, R. C., Tang, J. -M., Samarth, N., Awschalom, D. D., Schiffer, P., Flatté, M. E. Onset of ferromagnetism in low-doped Ga1-xMnxAs. Phys. Rev. Lett. 99, 227205-227208 (2007).
  18. Tang, J. -M., Flatté, M. E. Multiband tight-binding model of local magnetism in Ga1-xMnxAs. Phys. Rev. Lett. 92, 047201-047204 (2004).
  19. Jungwirth, T., Horodyská, P., Tasarová, N., Nĕmec, P., Subrt, J., Malý, P., Kuzel, P., Kadlec, C., Masek, J., Nemec, I., Orlita, M., Novák, M., Olejník, V., K, Z., Sobáň, Z., Vasek, P., Svoboda, P., Sinova, J. Systematic study of Mn-doping trends in optical properties of (Ga,Mn)As. Phys. Rev. Lett. 105, 227201(2010).
  20. Ohya, S., Takata, K., Tanaka, M. Nearly non-magnetic valence band of the ferromagnetic seminconductor GaMnAs. Nature Phys. 7, 342-347 (2011).
  21. Burch, K. S., Shrekenhamer, D. B., Singley, E. J., Stephens, J., Sheu, B. L., Kawakami, R. K., Schiffer, P., Samarth, N., Awschalom, D. D., Basov, D. N. Impurity band conduction in a high temperature ferromagnetic semiconductor. Phys. Rev. Lett. 97, 087208-087211 (2006).
  22. Acbas, G., Kim, M. -H., Cukr, M., Novák, V., Scarpulla, M. A., Dubon, O. D., Jungwirth, T., Sinova, J., Cerne, J. Electronic structure of ferromagnetic semiconductor Ga1-xMnxAs probed by subgap magnetooptical spectroscopy. Phys. Rev. Lett. 103, 137201-137204 (2009).
  23. Berciu, M., Chakarvorty, R., Zhou, Y. Y., Alam, M. T., Traudt, K., Jakiela, R., Barcz, A., Wojtowicz, T., Liu, X., Furdyna, J. K., Dobrowolska, M. Origin of magnetic circular dichroism in GaMnAs: Giant Zeeman splitting versus spin dependent density of states. Phys. Rev. Lett. 102, 247202-247205 (2009).
  24. de Boer, T., Gamouras, A., March, S., Novák, V., Hall, K. C. Observation of a blue shift in the optical response at the fundamental band gap in Ga1-xMnxAs. Phys. Rev. B. 85, 033202-033206 (2012).
  25. Yildirim, M., March, S., Mathew, R., Gamouras, A., Liu, X., Dobrowolska, M., Furdyna, J. K., Hall, K. C. Electronic structure of Ga1-xMnxAs probed by four-wave mixing spectroscopy. Phys. Rev. B. 84, 121202(R)-121206(R) (2011).
  26. Yildirim, M., March, S., Mathew, R., Gamouras, A., Liu, X., Dobrowolska, M., Furdyna, J. K., Hall, K. C. Interband dephasing and photon echo response in GaMnAs. Appl. Phys. Lett. 101, 062403-062406 (2012).
  27. Burch, K. S., Stephens, J., Kawakami, R. K., Awschalom, D. D., Basov, D. N. Ellipsometric study of the electronic structure of Ga1-xMnxAs and low temperature GaAs. Phys. Rev. B. 70, 205208-205217 (2004).
  28. Kim, D. -S., Shah, J., Cunningham, J. E., Damen, T. C., Schäfer, W., Hartmann, M., Schmitt-Rink, S. Giant excitonic resonance in time-resoled four-wave mixing in quantum wells. Phys. Rev. Lett. 68, 1006-1009 (1992).
  29. Rappen, T., Peter, U., Wegener, M., Schäfer, W. Coherent dynamics of continuum and exciton states studied by spectrally resolved fs four-wave mixing. Phys. Rev. B. 48, 4879-4882 (1993).
  30. Cundiff, S. T., Koch, M., Knox, W. H., Shah, J., Stolz, W. Optical coherence in semiconductors: Strong emission mediated by nondegenerate interactions. Phys. Rev. Lett. 77, 1107-1110 (1996).
  31. Hall, K. C., Allan, G. R., van Driel, H. M., Krivosheeva, T., Pötz, W. Coherent response of spin-orbit split-off excitons in InP: Isolation of many-body effects through interference. Phys. Rev. B. 65, 201201(R)-201204(R) (2002).
  32. Shah, J. Ultrafast Spectroscopy of Semiconductors and Semiconductor Nanostructures. Cardona, M. , Springer. Berlin. (1996).
  33. Yajima, T., Taira, Y. Spatial optical parametric coupling of picoseconds light pulses and transverse relaxation effect in resonant media. J. Phys. Soc. Jpn. 47, 1620-1626 (1979).
  34. El Sayed, K., Birkedal, D., Lyssenko, V. G., Hvam, J. M. Continuum contribution to excitonic four-wave mixing due to interaction-induced nonlinearities: A numerical study. Phys. Rev. B. 55, 2456-2465 (1997).
  35. Hügel, W. A., Heinrich, M. F., Wegener, M., Vu, Q. T., Bányai, L., Haug, H. Photon echoes from semiconductor band-to-band continuum transitions in the regime of coulomb quantum kinetics. Phys. Rev. Lett. 83, 3313-3316 (1999).
  36. Reina, J. H., Quiroga, L., Johnson, N. F. Quantum entanglement and information processing via excitons in optically driven quantum dots. Phys. Rev. A. 62, 012305-012312 (2000).
  37. Troiani, F., Hohenester, U., Molinari, E. Exploiting exciton-exciton interactions in semiconductor quantum dots for quantum-information processing. Phys. Rev. B. 62, R2263-R2266 (2000).
  38. Biolatti, E., Lotti, R. C., Zanardi, P., Rossi, F. Quantum information processing with semiconductors macroatoms. Phys. Rev. Lett. 85, 5647-5650 (2000).

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Meting van coherentiedegradatieGaMnAs-halfgeleiderspin-flipverstrooiing(sp)-d hybridisatietijdopgeloste spectroscopiepulskompressietechniekoptische autocorrelatiehalfgeleiderspintronicsverdunde magnetische halfgeleiders
Meting van coherentie-verval in GaMnAs met behulp van femtoseconde vier-golf-mixing
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.