Zeeman Splitting of Excitons in GaAs/AlGaAs Quantum Wells in the Faraday Geometry

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The Zeeman splitting in the GaAs/AlGaAs heterostructure is investigated experimentally. Numerical analysis performed for the wavefunctions of exciton states, which takes into account the bands of heavy holes, light holes, and the band split by the spin–orbit interaction, is the quantitative agreement with experimental data both for an exciton with a heavy hole and for that with a light hole. It is shown that for explaining the experimental values of the Zeeman splitting in the quantum well under investigation, it is necessary to take into account both the Coulomb interaction and the contribution from the three bands in the valence band. The effect of screening of exciton states by a 2D gas of electrons with concentration n ≈ 109 cm–2 is described. Numerical calculations are performed for a large range of quantum well widths and aluminum concentrations in barriers; the chart of the dependence of the effective g factor on these parameters is plotted for magnetic field B = 5 T.

About the authors

F. S. Grigor'ev

St. Petersburg State University

Email: f.grigoriev@spbu.ru
198504, St. Petersburg, Russia

M. A. Chukeev

Resource Center “Nanophotonics,” St. Petersburg State University

Email: f.grigoriev@spbu.ru
198504, St. Petersburg, Russia

V. A. Lovtsyus

Spin Optics Laboratory, St. Petersburg State University

Email: f.grigoriev@spbu.ru
198504, St. Petersburg, Russia

Yu. P. Efimov

Resource Center “Nanophotonics,” St. Petersburg State University

Email: f.grigoriev@spbu.ru
198504, St. Petersburg, Russia

S. A. Eliseev

Spin Optics Laboratory, St. Petersburg State University

Author for correspondence.
Email: f.grigoriev@spbu.ru
198504, St. Petersburg, Russia

References

  1. G. E. W. Bauer and T. Ando, Phys. Rev. B 37, 3130(R) (1988).
  2. H. Wang, M. Jiang, R. Merlin, and D. G. Steel, Phys. Rev. Lett. 69, 804 (1992).
  3. N. J. Traynor, R. J. Warburton, M. J. Snelling, and R. T. Harley, Phys. Rev. B 55, 15701 (1997).
  4. В. Б. Тимофеев, М. Байер, А. Форхел, М. Потемски, Письма в ЖЭТФ 64, 52 (1996).
  5. L. M. Roth, B. Lax, and S. Zwerdling, Phys. Rev. 114, 90 (1959).
  6. W. Zawadzki, P. Pfe er, R. Bratschitsch et al., Phys. Rev. B 78, 245203 (2008).
  7. I. A. Yugova, A. Greilich, D. R. Yakovlev et al., Phys. Rev. B 75, 245302 (2007).
  8. W. Shichi, T. Ito, M. Ichida et al., Jpn. J. Appl. Phys. 48, 063002 (2009).
  9. А. А. Киселев, Л. В. Моисеев, ФТТ 38, 1574 (1996).
  10. J. J. Davies, D. Wolverson, V. P. Kochereshko et al., Phys. Rev. Lett. 97, 187403 (2006).
  11. L. C. Smith, J. J. Davies, D. Wolverson et al., Phys. Rev. B 78, 085204 (2008).
  12. J. J. Davies, L. C. Smith, D. Wolverson et al., Phys. Rev. B 81, 085208 (2010).
  13. L. C. Smith, J. J. Davies, D. Wolverson et al., Phys. Rev. B 83, 155206 (2011).
  14. P. S. Grigoryev, O. A. Yugov, S. A. Eliseev et al., Phys. Rev. B 93, 205425 (2016).
  15. М. В. Дурнев, ФТТ 56, 1364 (2014).
  16. M. V. Durnev, M. M. Glazov, and E. L. Ivchenko, Phys. E 44, 797 (2012).
  17. Д. В. Кулаковский, С. И. Губарев, Ю. Е. Лозовик, Письма в ЖЭТФ 74, 123 (2001).
  18. R. C. Iotti and L. C. Andreani, Phys. Rev. B 56, 3922 (1997).
  19. A. D'Andrea, N. Tomassini, L. Ferrari et al., J. Appl. Phys. 83, 7920 (1998).
  20. E. L. Ivchenko, Optical spectroscopy of semiconductor nanostructures, Springer-Verlag, New York (2004).
  21. E. S. Khramtsov, P. A. Belov, P. S. Grigoryev et al., J. Appl. Phys. 119, 184301 (2016).
  22. P. S. Grigoryev, V. G. Davydov, S. A. Eliseev et al., Phys. Rev. B 96, 155404 (2017).
  23. P. A. Belov, Phys. E 112, 96 (2019).
  24. M. A. Chukeev, A. S. Kurdyubov, V. A. Lovtcius et al., arXiv:2304.04988 (2023).
  25. Г. Л. Бир, Г. Е. Пикус, Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках, Наука, Москва (1972).
  26. R. T. Phillips, G. C. Nixon, T. Fujita et al., Sol. St.Comm. 98, 287 (1996).
  27. G. V. Astakhov, V. P. Kochereshko, D. R. Yakovlev et al., Phys. Rev. B 65, 115310 (2002).
  28. K. Wagner, E. Wietek, J. D. Ziegler et al., Phys. Rev. Lett. 125, 267401 (2020).
  29. R. A. Sergeev and R. A. Suris, Phys. St. Sol. (b) 227, 387 (2001).
  30. I. Bar-Joseph, Semicond Sci. Technol. 20, R29 (2005).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».