含Kane费米子的CdHgTe晶体中太赫兹辐射驱动的磁光生电效应
介观与纳米尺度物理
2024-08-20 v1
摘要
我们报告了在含Kane费米子的块体CdHgTe晶体中观测到的太赫兹辐射诱导的磁光生电效应（MPGE）及其全面研究。MPGE已在Cd组分 和 的CdHgTe薄膜中被检测到，样品置于面内磁场中。在液氦温度下，我们观察到MPGE电流随磁场变化出现多个共振峰。在具有非反转能带结构的 样品中，共振峰由回旋共振（CR）和杂质能级光电离引起。在具有反转能带结构的 薄膜中，共振峰起源于回旋共振和带间光学跃迁。由Kane模型计算的能带结构完美描述了所有共振峰的位置。特别地，由太赫兹辐射激发的带间跃迁引起的共振MPGE，是由特定Cd组分和温度范围内Kane费米子实现的能隙为零的能谱所导致的。除了共振MPGE电流外，我们还检测到了由间接光学跃迁（类Drude）引起的非共振MPGE电流。该贡献具有非单调的磁场依赖性：在低磁场 下线性增加，在中等磁场下趋近最大值，在高磁场下下降。虽然非共振MPGE随温度升高急剧下降，但在室温下仍可良好测量。所发展的理论表明，MPGE电流源于散射概率中与动量三次方相关的自旋依赖项。这些效应引起的不对称性产生了纯自旋电流，该自旋电流通过塞曼效应被转换为电流。
引用
@article{arxiv.2408.09892,
title = {Magnetophotogalvanic Effects Driven by Terahertz Radiation in CdHgTe Crystals with Kane Fermions},
author = {M. D. Moldavskaya and L. E. Golub and V. V. Bel'kov and S. N. Danilov and D. A. Kozlov and J. Wunderlich and D. Weiss and N. N. Mikhailov and S. A. Dvoretsky and S. S. Krishtopenko and B. Benhamou-Bui and F. Teppe and S. D. Ganichev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.09892},
year = {2024}
}