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Danilov, Sergey N. ; Golub, Leonid E. ; Mayer, T. ; Beer, A. ; Binder, Stefan ; Mönch, E. ; Minár, J. ; Kronseder, Matthias ; Back, Christian H. ; Bougeard, Dominique ; Ganichev, Sergey D.

Superlinear Photogalvanic Effects in (Bi0.3Sb0.7)2(Te0.1Se0.9)3: Probing Three-Dimensional Topological Insulator Surface States at Room Temperature

Danilov, Sergey N. , Golub, Leonid E. , Mayer, T., Beer, A. , Binder, Stefan , Mönch, E., Minár, J., Kronseder, Matthias , Back, Christian H. , Bougeard, Dominique und Ganichev, Sergey D. (2021) Superlinear Photogalvanic Effects in (Bi0.3Sb0.7)2(Te0.1Se0.9)3: Probing Three-Dimensional Topological Insulator Surface States at Room Temperature. Physical Review Applied 16 (6), 064030.

Veröffentlichungsdatum dieses Volltextes: 15 Feb 2023 16:44
Artikel
DOI zum Zitieren dieses Dokuments: 10.5283/epub.53798


Zusammenfassung

We report on the observation of a complex nonlinear intensity dependence of the circular and linear photogalvanic currents induced by infrared radiation in compensated (Bi0.3Sb0.7)(2) (Te0.1Se0.9)(3) three-dimensional topological insulators. The photocurrents are induced by direct optical transitions between topological surface and bulk states. We show that an increase in the radiation intensity ...

We report on the observation of a complex nonlinear intensity dependence of the circular and linear photogalvanic currents induced by infrared radiation in compensated (Bi0.3Sb0.7)(2) (Te0.1Se0.9)(3) three-dimensional topological insulators. The photocurrents are induced by direct optical transitions between topological surface and bulk states. We show that an increase in the radiation intensity results first in a highly superlinear rise in the amplitude of both types of photocurrents, whereas at higher intensities the photocurrent saturates. Our analysis of the observed nonlinearities shows that the superlinear behavior of the photocurrents is caused by heating of the electron gas, while the saturation is induced by slow relaxation of the photoexcited carriers, resulting in absorbance bleaching. The observed nonlinearities give access to the Fermi-level position with respect to the Dirac point and the energy relaxation times of Dirac fermions, providing an experimental room-temperature probe of topological surface states.



Beteiligte Einrichtungen


Details

DokumentenartArtikel
Titel eines Journals oder einer ZeitschriftPhysical Review Applied
Verlag:AMER PHYSICAL SOC
Ort der Veröffentlichung:COLLEGE PK
Band:16
Nummer des Zeitschriftenheftes oder des Kapitels:6
Seitenbereich:064030
Datum13 Dezember 2021
InstitutionenPhysik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik > Entpflichtete oder im Ruhestand befindliche Professoren > Lehrstuhl Professor Back > Arbeitsgruppe Christian Back
Physik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik > Professor Ganichev > Arbeitsgruppe Sergey Ganichev
Physik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik > Lehrstuhl Professor Huber > Arbeitsgruppe Dominique Bougeard
Physik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik > Prof. Jörg Wunderlich
Identifikationsnummer
WertTyp
10.1103/PhysRevApplied.16.064030DOI
Stichwörter / KeywordsSPIN PHOTOCURRENTS; DEEP IMPURITIES; SPECTROSCOPY; IONIZATION; BI2SE3; BI2TE3
Dewey-Dezimal-Klassifikation500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
StatusVeröffentlicht
BegutachtetJa, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstandenJa
URN der UB Regensburgurn:nbn:de:bvb:355-epub-537988
Dokumenten-ID53798

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