Magnetic field induced photocurrents in semiconductor nanostructures under THz laser excitation

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	6 November 2013
Referee:	Prof. Dr. Sergey Ganichev
Date of exam:	22 October 2013
Institutions:	Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Professor Ganichev > Group Sergey Ganichev
Keywords:	semiconductors, Spintronics, terhartz
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	28959

Abstract (English)

In this work magnetic-field-induced photocurrents were studied in InSb quantum well structures under THz laser excitation. In particular the linear and circular magnetogyrotropic photogalvanic effect (MPGE) have been observed in this material. The detailed study of the photo-induced currents together with the theoretical considerations reveals that in InSb-based low-dimensional structures, not ...

Abstract (English)

In this work magnetic-field-induced photocurrents were studied in InSb quantum well structures under THz laser excitation. In particular the linear and circular magnetogyrotropic photogalvanic effect (MPGE) have been observed in this material. The detailed study of the photo-induced currents together with the theoretical considerations reveals that in InSb-based low-dimensional structures, not only the spin-related origin of the MPGE is of importance, but also mechanisms based on the orbital motion of the carriers give a substantial contribution to the photocurrent. The fact that spin-based mechanisms are enhanced seems reasonable, particularly when taking into account that InSb QWs are characterized by a strong spin-orbit coupling and huge magnetic properties. Orbital effects, however, are also enhanced, as these effects increase with a lower electron effective mass, which is also characteristic for narrow-gap semiconductors. It is shown that the detailed study of the MPGE in InSb-based low-dimensional structures is an additional effective approach to distinguish between these qualitatively different mechanisms.

Translation of the abstract (German)

Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Magnetfeld-induzierten Photoströmen in InSb Quantentrögen mittels Terahertz Laser Anregung. Insbesondere der lineare und zirkulare Magnetogyrotrope Photogalvanische Effekt (MPGE) konnte in diesem Material beobachtet werden. Die eingehende Untersuchung der photo-induzierten Ströme zusammen mit ihren theoretischen Beschreibung machen deutlich, dass ...

Translation of the abstract (German)

Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Magnetfeld-induzierten Photoströmen in InSb Quantentrögen mittels Terahertz Laser Anregung. Insbesondere der lineare und zirkulare Magnetogyrotrope Photogalvanische Effekt (MPGE) konnte in diesem Material beobachtet werden. Die eingehende Untersuchung der photo-induzierten Ströme zusammen mit ihren theoretischen Beschreibung machen deutlich, dass in InSb-basierten niederdimensionalen Strukturen nicht nur die Spin-abhängigen Ursprünge des MPGEs von Bedeutung sind, sondern auch Mechanismen einen wesentlichen Beitrag zum Photostrom leisten, die von der orbitalen Bewegung der Ladungsträger herrühren. Die Tatsache, dass Spin-Mechanismen in diesem Material stärker sind, scheint einleuchtend, besonders wenn man die starke Spin-Bahn-Kopplung und charakteristisch großen magnetischen Eigenschaften von InSb Quantentrögen berücksichtigt. Orbitale Effekte sind jedoch auch verstärkt, da diese Effekte für kleine effektive Massen der Ladungsträger zunehmen. Es zeigt sich, dass eine genaue Untersuchung des MPGEs in InSb niederdimensionalen Strukturen eine zusätzliche Methode darstellt, um zwischen diesen zwei qualitativ unterschiedlichen Mechanismen zu unterscheiden.

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