Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2018, выпуск 8 » Статья стр. 1525
<<<>>>
Спиновая физика экситонов в коллоидных нанокристаллах
DOI: 10.21883/FTT.2018.08.46337.07Gr
Переводная версия: 10.1134/S106378341808019X
Родина А.В.1, Головатенко А.А.1, Шорникова Е.В.2,3, Яковлев Д.Р.2,1
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Experimentelle Physik 2, Technische Universität Dortmund, Dortmund, Germany
3Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
Email: anna.rodina@mail.ioffe.ru
Выставление онлайн: 20 июля 2018 г.
PDF версия
Представлен обзор спин-зависимых свойств экситонов в полупроводниковых коллоидных нанокристаллах. Дана сравнительная характеристика фотолюминесценции (ФЛ) нейтральных и заряженых экситонов (трионов). Подробно обсуждаются механизмы и поляризация излучательной рекомбинации "темного" (запрещенного по спину) экситона, определяющие низкотемпературную ФЛ коллоидных нанокристаллов. Излучательная рекомбинация темного экситона становится возможной в результате одновременного переворота поверхностного спина и спина электрона в темном экситоне, приводящего к подмешиванию состояний светлого экситона. Такой механизм рекомбинации является эффективным в случае неупорядоченного состояния спиновой системы и подавляется при формировании поляронного состояния ферромагнитного характера. Обсуждаются условия и различные механизмы формирования спинового поляронного состояния и возможности его экспериментального детектирования. Представлен обзор экспериментальных и теоретических исследований магнитоиндуцированной циркулярной поляризации ФЛ в ансамблях коллоидных нанокристаллов. Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант N 17-02-01063), Правительства Российской Федерации (постановление N 220, договор N 14.Z50.31.0021, ведущий ученый М.Х. Байер) и Deutsche Forschungsgemeinschaft (в рамках проекта ICRC TRR 160).
  1. Е.Ф. Гросс, А.А. Каплянский. Оптика и спектроскопия 11, 204 (1957)
  2. А.И. Екимов, А.А. Онущенко, В.А. Цехомский. Физика и химия стекла 6, 511 (1980)
  3. А.И. Екимов, А.А. Онущенко. Письма в ЖЭТФ 34, 363 (1981)
  4. А.И. Екимов, А.А. Онущенко. Письма в ЖЭТФ 40, 337 (1984)
  5. R. Rossetti, S. Nakahara, L.E. Brus. J. Chem. Phys. 79, 1086 (1983)
  6. L.E. Brus. J. Chem. Phys. 80, 4403 (1984)
  7. M.V. Kovalenko, L. Manna, A. Cabot, Z. Hens, D.V. Talapin, C.R. Kagan, V.I. Klimov, A.L. Rogach, P. Reiss, D.J. Milliron, P. Guyot-Sionnnest, G. Konstantatos, W. Parak, T. Hyeon, B.A. Korgel, C.B. Christopher, W. Heiss. ACS Nano 9, 1012 (2015)
  8. A.C. Berends, C. de Mello Donega. J. Phys. Chem. Lett. 8, 4077 (2017)
  9. D.V. Talapin, J.S. Lee, M.V. Kovalenko, E.V. Shevchenko. Chem. Rev. 110, 389 (2010)
  10. O. Chen, J. Zhao, V.P. Chauhan, J. Cui, C. Wong, D.K. Harris, H. Wei, H.S. Han, D. Fukumura, R.K. Jain, M.G. Bawendi. Nature Mater. 12, 445 (2013)
  11. J. Bao, M.G. Bawemdi. Nature 523, 67 (2015)
  12. J. Owen, L. Brus. J. Am. Chem. Soc. 139, 10393 (2017)
  13. J. Owen. Science 347, 615 (2015)
  14. M.A. Boles, D. Ling, T. Hyeon, D.V. Talapin. Nat. Mater. 15, 141 (2016)
  15. M.S. Seehra, P. Dutta, S. Neeleshwar, Y.Y. Chen, C.L. Chen, S.W. Chou, C.C. Chen, C.L. Dong, C.L. Chang. Adv. Mater. 20, 1656 (2008)
  16. R.W. Meulenberg, J.R.I. Lee, S.K. McCall, K.M. Hanif, D. Haskel, J.C. Lang, L.J. Terminello, T. Van Buuren. J. Am. Chem. Soc. 131, 6888 (2009)
  17. L. Piveteau, T.C. Ong, A.J. Rossini, L. Emsley, C. Coperet, M.V. Kovalenko. J. Am. Chem. Soc. 137, 13964 (2015)
  18. A.J. Rossini, A. Zagdoun, M. Lelli, A. Lesage, C. Coperet, L. Emsley. Accounts Chem. Res. 46, 1942 (2013)
  19. Ал.Л. Эфрос, А.Л. Эфрос. ФТП 16, 1209 (1982)
  20. A.I. Ekimov, F. Hache, M.C. Schanne-Klein, D. Ricard, C. Flytzanis, I.A. Kudryavtsev, T.V. Yazeva, A.V. Rodina, Al.L. Efros. J. Opt. Soc. Am. B 10, 100 (1993)
  21. L. Keldysh. Phys. Status Solidi (a) 164, 3 (1993)
  22. Al.L. Efros, M. Rosen, M. Kuno, M. Nirmal, D. Norris, M. Bawendi. Phys. Rev. B 54, 4843 (1996)
  23. С.В. Гупалов, Е.Л. Ивченко. ФТТ 42, 1976 (2000)
  24. M.G. Bawendi, W.L. Wilson, L. Rothberg, P.J. Carroll, T.M. Jedju, M.L. Steigerwald, L.E. Brus. Phys. Rev. Lett. 65, 1623 (1990)
  25. M. Nirmal, C. Murray, M. Bawendi. Phys. Rev. B 50, 2293 (1994)
  26. M. Nirmal, D. Norris, M. Kuno, M. Bawendi, Al.L. Efros, M. Rosen. Phys. Rev. Lett. 75, 3728 (1995)
  27. M. Chamarro, C. Gourdon, P. Lavallard, O. Lublinskaya, A.I. Ekimov. Phys. Rev. B 53, 1336 (1996)
  28. Al.L. Efros. In: Semiconductor and metal nanocrystals: Synthesis and electronic and optical properties / Ed. by V.I. Klimov, M. Dekker. N.Y.(2003). 103-141 pp
  29. M. Califano, A. Franceschetti, A. Zunger. Phys. Rev. B 75, 115401 (2007)
  30. M. Korkusinski, O. Voznyy, P. Hawrylak. Phys. Rev. B 82, 245304 (2010)
  31. A. Shabaev, Al.L. Efros. Nano Lett. 4, 1821 (2004).
  32. L. Biadala, F. Liu, M.D. Tessier, D.R. Yakovlev, B. Dubertret, M. Bayer. Nano Lett. 14, 1134 (2014)
  33. L. Biadala, B. Siebers, Y. Beyazit, M.D. Tessier, D. Dupont, Z. Hens, D.R.Yakovlev, M. Bayer. ACS Nano 10, 3356 (2016)
  34. A. Rodina, Al.L. Efros. Nano Lett. 15, 4214 (2015)
  35. A. Rodina, Al.L. Efros. Phys. Rev. B 93, 155427 (2016)
  36. В.И. Перель, Б.П. Захарченя. В сб.: Опитическая ориентация / Под ред. Б.П. Захарченя, Ф. Майер. Наука, Л. (1989), Гл. 1. C. 11-16
  37. Е.Л. Ивченко. ФТТ 60, 8, 1471 (2018)
  38. С.Ю. Вербин, С.А. Пермогоров, А.Н. Резницкий. ФТТ 25, 346 (1983)
  39. S. Schmitt-Rink, D.A.B. Miller, D.S. Chemla. Phys. Rev. B 35, 8113 (1987)
  40. E. Yablonovitch, T.J. Gmitter, R. Bhat. Phys. Rev. Lett. 61, 2546 (1988)
  41. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Электродинамика сплошных сред. Наука, M., (1992)
  42. M.G. Bawendi, P.J. Carroll, W.L. Wilson, L.E. Brus. J. Chem. Phys. 96, 946 (1992)
  43. B. Siebers, L. Biadala, D.R. Yakovlev, A.V. Rodina, T. Aubert, Z. Hens, M. Bayer. Phys. Rev. B 91, 155304 (2015)
  44. A. Rodina, Al.L. Efros, ЖЭТФ 122, 641 (2016)
  45. E. Johnston-Halperin, D. Awschalom, S. Crooker, A.L. Efros, M. Rosen, X. Peng, A. Alivisatos. Phys. Rev. B 63, 205309 (2001)
  46. S.A. Crooker, T. Barrick, J.A. Hollingsworth, V.I. Klimov. Appl. Phys. Lett. 82, 2793 (2003)
  47. O. Labeau, P. Tamarat, B. Lounis. Phys. Rev. Lett. 90, 257404 (2003)
  48. M. Furis, J.A. Hollingsworth, V.I. Klimov, S.A. Crooker. J. Phys. Chem. B 109, 15332 (2005)
  49. C. De Mello Donega, M. Bode, A. Meijerink. Phys. Rev. B 74, 085320 (2006)
  50. D. Oron, A. Aharoni, C. De Mello Donega, J. Van Rijssel, A. Meijerink, U. Banin. Phys. Rev. Lett. 102, 177402 (2009)
  51. L. Biadala, Y. Louyer, P. Tamarat, B. Lounis. Phys. Rev. Lett. 103, 037404 (2009)
  52. L. Biadala, Y. Louyer, P. Tamarat, B. Lounis. Phys. Rev. Lett. 105, 157402 (2010)
  53. I. Moreels, G. Rain\`o, R. Gomes, Z. Hens, T. Stoferle, R.F. Mahrt. ACS Nano 5, 8033 (2011)
  54. J.H. Blokland, V.I. Claessen, F.J.P. Wijnen, E. Groeneveld, C. de Mello Donega, D. Vanmaekelbergh, A. Meijerink, J.C. Maan, P.C.M. Christianen. Phys. Rev. B 83, 035304 (2011)
  55. F. Liu, L. Biadala, A.V. Rodina, D.R. Yakovlev, D. Dunker, C. Javaux, J.P. Hermier, A.L. Efros, B. Dubertret, M. Bayer. Phys. Rev. B 88, 035302 (2013)
  56. F. Liu, A.V. Rodina, D.R. Yakovlev, A. Greilich, A.A. Golovatenko, A.S. Susha, A.L. Rogach, Y.G. Kusrayev, M. Bayer. Phys. Rev. B 89, 115306 (2014)
  57. L. Biadala, B. Siebers, R. Gomes, Z. Hens, D.R. Yakovlev, M. Bayer. J. Phys. Chem. C 118, 22309 (2014)
  58. L. Biadala, E. Shornikova, A. Rodina, D. Yakovlev, B. Siebers, N. Aubert, M. Nasilowski, Z. Hens, B. Dubertret, A. Efros, M. Bayer. Nature Nanotechnology 12, 569-574 (2017).
  59. E.V. Shornikova, L. Biadala, D.R. Yakovlev, V.F. Sapega, K.Y. G., A.A. Mitioglu, M.V. Ballottin, P.C.M. Christianen, V.V. Belykh, M.V. Kochiev, N.N. Sibeldin, A.A. Golovatenko, A.V. Rodina, N.A. Gippius, A. Kuntzmann, J. Ye, M. Nasilowski, B. Dubertret, M. Bayer. Nanoscale 10, 646 (2018)
  60. G. Pettinari, E. Groeneveld, C. De Mello Donega, D. Vanmaekelbergh, J.C. Maan, P.C.M. Christianen. J. Phys. Chem. C 121, 23693 (2017)
  61. C. Javaux, B. Mahler, B. Dubertret, A. Shabaev, A.V. Rodina, A.L. Efros, D.R. Yakovlev, F. Liu, M. Bayer, G. Camps, L. Biadala, S. Buil, X. Quelin, J.P. Hermier. Nature Nanotechnology 8, 206 (2013)
  62. E.V. Shornikova, L. Biadala, D.R. Yakovlev, D.H. Feng, V.F. Sapega, N. Flipo, A.A. Golovatenko, M.A. Semina, A.V. Rodina, A.A. Mitioglu, M.V. Ballotin, P.C.M. Christianen, Y.G. Kusraev, M. Nasilowski, B. Dubertret, M. Bayer. Nano Lett. 18, 373-380 (2018)
  63. A. Shabaev, A.V. Rodina, Al.L. Efros. Phys. Rev. B 86, 205311 (2012)
  64. U. Woggon, F. Gindele, O. Wind, C. Klingshirn. Phys. Rev. B 54, 1506 (1996)
  65. D. Norris, Al.L. Efros, M. Rosen, M. Bawendi. Phys. Rev. B 53, 16347 (1996)
  66. F. Wijnen, J. Blokland, P. Chin, P. Christianen, J. Maan. Phys. Rev. B 78, 235318 (2008)
  67. A. Granados Del Aguila, B. Jha, F. Pietra, E. Groeneveld, C. De Mello Donega, J.C. Maan, D. Vanmaekelbergh, P.C.M. Christianen. ACS Nano 8, 5921 (2014)
  68. N. Le Thomas, E. Herz, O. Schops, U. Woggon, M. Artemyev. Phys. Rev. Lett. 94, 016803 (2005)
  69. Y. Louyer, L. Biadala, J.B. Trebbia, M.J. Fernee, P. Tamarat, B. Lounis. Nano Lett. 11, 4370 (2011)
  70. Y. Louyer, L. Biadala, P. Tamarat, B. Lounis. Appl. Phys. Lett. 96, 203111 (2010)
  71. M.J. Fernee, P. Tamarat, B. Lounis J. Phys. Chem. Lett. 4, 609 (2013)
  72. M. Califano, A. Franceschetti, A. Zunger. Nano Lett. 5, 2360 (2005)
  73. K. Leung, S. Pokrant, K.B. Whaley. Phys. Rev. B 57, 12291 (1998)
  74. S. Goupalov. Phys. Rev. B 74, 113305 (2006)
  75. P.C. Sercel, A. Shabaev, Al.L. Efros. Nano Lett. 17, 4820 (2017)
  76. G. Mackh, W. Ossau, D.R. Yakovlev, A. Waag, G. Landwehr, R. Hellmann, E.O. Gobel. Phys. Rev. B 49, 10248 (1994)
  77. D.R. Yakovlev, W. Ossau. In: Introduction to the physics of diluted magnetic semiconductors / Ed. J. Kossut, J.A. Gaj. Springer, Berlin (2010). Ch. 7. 221 p
  78. S.J. Cheng, P. Hawrylak. Eur. Phys. Lett. 81, 37005 (2008)
  79. F. Qu, P. Hawrylak. Phys. Rev. Lett. 96, 157201 (2006)
  80. R.M. Abolfath, P. Hawrylak, I. vZutic. Phys. Rev. Lett. 98, 207203 (2007)
  81. D.A. Bussian, S.A. Crooker, M. Yin, M. Brynda, Al.L. Efros, V.I. Klimov. Nat. Mater. 8, 35 (2009)
  82. R. Viswanatha, J.M. Pietryga, V.I. Klimov, S.A. Crooker. Phys. Rev. Lett. 107, 067402 (2011)
  83. I.A. Merkulov, A.V. Rodina. In: Introduction to the physics of diluted magnetic semiconductors / Ed. by J. Kossut, J.A. Gaj. Springer, Berlin (2010). Ch. 3. Pp. 65-101
  84. R. Beaulac, L. Schneider, P.I. Archer, G. Bacher, D.R. Gamelin. Science 325, 973 (2009)
  85. H.D. Nelson, L.R. Bradshaw, C.J. Barrows, V.A. Vlaskin, D.R. Gamelin. ACS Nano 9, 11177 (2015)
  86. W.D. Rice, W. Liu, T.A. Baker, N.A. Sinitsyn, V.I. Klimov, S.A. Crooker. Nat. Nanotechnol. 11, 137 (2016)
  87. W.D. Rice, W. Liu, V. Pinchetti, D.R. Yakovlev, V.I. Klimov, S.A. Crooker. Nano Lett. 17, 3068 (2017)
  88. F. Muckel, C.J. Barrows, A. Graf, A. Schmitz, C.S. Erickson, D.R. Gamelin, G. Bacher. Nano Letters 17, 4768 (2017)
  89. Г.Л. Бир, Г.Е. Пикус. Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках. Наука, М. (1972)
  90. E.I. Ivchenko, G.E. Pikus. Superlattices and other heterostucture. Springer, Berlin. (1997)
  91. Al.L. Efros. Phys. Rev. B 46, 7448 (1993)
  92. Al.L. Efros, A.V. Rodina. Phys. Rev. B 47, 10005 (1993)
  93. M.A. Semina, A.A. Golovatenko, A.V. Rodina. Phys. Rev. B 93, 045409 (2016)
  94. V.P. Kochereshko, G.V. Mikhailov, I.N. Uraltsev. Sov. Phys. Solid State 25, 439 (1983), [ФТТ 25, 769-776 (1983)]
  95. E.I. Ivchenko. Optical spectroscopy of semiconductor nanostructures, Alpha Science International Ltd., Harrow, U.K. (2005)
  96. А.И. Ансельм. Введение в теорию полупроводников. Наука, М., (1978)
  97. C. Lethiec, J. Laverdant, H. Vallon, C. Javaux, B. Dubertret, J.M. Frigerio, C. Schwob, L. Coolen, A. Ma\^itre. Phys. Rev. X 4, 021037 (2014)
  98. S.A. Empedocles, R. Neuhauser, K. Shimizu, M.G. Bawendi. Adv. Mater. 11, 1243 (1999)
  99. I. Chung, K.T. Shimizu, M.G. Bawendi. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 405 (2003)
  100. B.B. Батыгин, И.Н. Топтыгин. Сборник задач по электродинамике. Наука, М. (1970)
  101. Al.L. Efros, A.I. Ekimov, F. Kozlowski, V. Petrova-Koch, H. Schmidbaur, S. Shumilov. Solid State Commun. 78, 853 (1991)
  102. С.В. Гупалов, И.А. Меркулов. ФТТ 41, 1473 (1999)
  103. A. Rodina, A. Golovatenko, E. Shornikova, D. Yakovlev, Al.L. Efros. Semiconductors 52, 572 (2018)
  104. P.G. de Gennes. Phys. Rev. 118, 141 (1960)
  105. Э.Л. Нагаев, Письма в ЖЭТФ 6, 484 (1967)
  106. I.A. Merkulov, D.R. Yakovlev, A. Keller, W. Ossau, J. Geurts, A. Waag, G. Landwehr, G. Karczewski, T. Wojtowicz, J. Kossut. Phys. Rev. Lett. 83, 1431 (1999)
  107. М.И. Дьяконов, В.И. Перель, Письма в ЖЭТФ 16, 563 (1972)
  108. В.Л. Коренев. Письма в ЖЭТФ 70, 129 (1999)
  109. M. Nirmal. Photophysics of CdSe semiconductor nanocrystals MIT, (1996)
  110. J.R. Murphy, S. Delikanli, T. Zhang, T.A. Scrace, P. Zhang, T. Norden, T. Thomay, A.N. Cartwright, H.V. Demir, A. Petrou. Proc. SPIE 10114, 101140R-101140R-11 (2017)
  111. I. Broser, R. Broser, A. Hoffmann. In Landoldt-Bornstein Tables. New Series. Group III: Crystals and Solid State Physics / Ed. O. Madelung Springer, Berlin. (1982)
  112. J.A. Gupta, D.D. Awschalom, Al.L. Efros, A.V. Rodina. Phys. Rev. B 66, 125307 (2002)
  113. A.V. Rodina, Al.L. Efros, A.Y. Alekseev. Phys. Rev. B 67, 155312 (2003).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme