Anisotropic electron g factor as a probe of the electronic structure of GaBi x As 1 − x / GaAs epilayers

Autor: Broderick, Christopher, Mazzucato, Simone, Carrère, Hélène, Amand, Thierry, Makhloufi, Hajer, Arnoult, Alexandre, Fontaine, Chantal, Donmez, Omer, Erol, Ayşe, Usman, Muhammad, O'Reilly, Eoin, Marie, Xavier
Přispěvatelé: Tyndall National Institute [Cork], Department of Physics [Cork], University College Cork (UCC), Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - 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Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Équipe Photonique ( LAAS-PHOTO ), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] ( LAAS ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique ( LAAS-TEAM ), Division of Imaging Sciences, King‘s College London, Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - 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Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics (1998-2015)
Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics (1998-2015), 2014, 90 (19), ⟨10.1103/PhysRevB.90.195301⟩
Physical Review B : Condensed matter and materials physics
Physical Review B : Condensed matter and materials physics, American Physical Society, 2014, 90 (19), 〈10.1103/PhysRevB.90.195301〉
Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics (1998-2015), American Physical Society, 2014, 90 (19), ⟨10.1103/PhysRevB.90.195301⟩
ISSN: 1098-0121
1550-235X
0163-1829
1095-3795
DOI: 10.1103/PhysRevB.90.195301⟩
Popis: International audience; The electron Landé g factor (g∗) is investigated both experimentally and theoretically in a series of GaBixAs1−x/GaAs strained epitaxial layers, for bismuth compositions up to x=3.8%. We measure g∗ via time-resolved photoluminescence spectroscopy, which we use to analyze the spin quantum beats in the polarization of the photoluminescence in the presence of an externally applied magnetic field. The experimental measurements are compared directly to atomistic tight-binding calculations on large supercells, which allows us to explicitly account for alloy disorder effects. We demonstrate that the magnitude of g∗ increases strongly with increasing Bi composition x and, based on the agreement between the theoretical calculations and experimental measurements, elucidate the underlying causes of the observed variation of g∗. By performing measurements in which the orientation of the applied magnetic field is changed, we further demonstrate that g∗ is strongly anisotropic. We quantify the observed variation of g∗ with x, and its anisotropy, in terms of a combination of epitaxial strain and Bi-induced hybridization of valence states due to alloy disorder, which strongly perturbs the electronic structure.
Databáze: OpenAIRE
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