Fast detector of the ellipticity of infrared and terahertz radiation based on HgTe quantum well structures
S. N. Danilov, B. Wittmann, P. Olbrich, W. Eder, W. Prettl, L. E. Golub, E. V. Beregulin, Z. D. Kvon, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretsky, V. A. Shalygin, N. Q. Vi… 展开作者
S. N. Danilov, B. Wittmann, P. Olbrich, W. Eder, W. Prettl, L. E. Golub, E. V. Beregulin, Z. D. Kvon, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretsky, V. A. Shalygin, N. Q. Vinh, A. F. G. van der Meer, B. Murdin, S. D. Ganichev
We report a fast, room temperature detection scheme for the polarization ellipticity of laser radiation, with a bandwidth that stretches from the infrared to the terahertz range. The device consists of two elements, one in front of the other, that detect the polarization ellipticity and the azimuthal angle of the ellipse. The elements respectively utilise the circular photogalvanic effect in a narrow gap semiconductor and the linear photogalvanic effect in a bulk piezoelectric semiconductor. For the former we characterized both a HgTe quantum well and bulk Te, and for the latter, bulk GaAs. In contrast with optical methods our device is an easy to handle all-electric approach, which we demonstrated by applying a large number of different lasers from low power, continuous wave systems to high power, pulsed sources.
Enhanced circular photogalvanic effect in HgTe quantum wells in the heavily inverted regime
由于HgTe基量子阱具有很强的自旋-轨道相互作用（SOI），因此表现出非常丰富的自旋相关性质。但由于窄禁带能带结构的强带间耦合，对它们的完整描述超出了简单的抛物线能带模型和传统的Rashba和Dresselhaus SOI项。本文基于密度矩阵的八带$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$模型，建立了计算$_{0.3}$ Cd $_{0.7}$ Te/HgTe/$_{0.3}$ Cd $_{0.7}$ Te量子阱（HgTe QWs）中圆形光电流效应的理论方法.我们的方法考虑了HgTe量子阱的特殊能带结构和SOI，因此可以用来计算具有非抛物、类Dirac和反向色散的HgTe量子阱中的CPGE电流.本文还探讨了CPGE的微观成因以及结构反转不对称性（SIA）和体反转不对称性（BIA）的相互作用。此外，将该方法推广到线偏振光垂直入射碲化汞量子阱中的纯自旋电流的研究。我们的计算结果支持了以下发现：（i）在反相区，重反HgTe量子阱的能量色散会发生强烈的畸变，导致在一定能谱范围内CPGE的显著增强。(ii)SIA和BIA的相互作用可以导致CPGE电流各向异性地依赖于斜入射光的方位角。(iii)[110]线偏振光产生的PSC $j_{y'}^{x'}$（$x'\parallel[110]$和$y'\parallel[\bar{1}10]$）随HgTe量子阱由正相转变为反相而改变符号…
THz ratchet effect in HgTe interdigitated structures
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Institute of High Pressure Physics PAS（波兰科学院高压物理研究所）；Ioffe Institute（约费研究所）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分校半导体物理研究所）；Laboratoire Charles Coulomb, Université de Montpellier, Centre National de la Recherche Scientifique（蒙彼利埃大学夏尔·库隆实验室（法国国家科学研究中心））
Observation of the universal magnetoelectric effect in a 3D topological insulator
拓扑绝缘体（TI）的电动力学由修改的麦克斯韦方程描述，其包含将电场耦合到介质的磁化和将磁场耦合到介质的极化的附加项，使得耦合系数被量化为每个表面$e^2 / 2 h c $的奇数倍。在这里，我们报告观察到的这种所谓的拓扑磁电（TME）效应。我们使用单色太赫兹（THz）光谱的TI结构配备了半透明的门选择性地解决表面状态。在强外磁场中，当一定频率的线偏振太赫兹辐射通过应变碲化汞三维薄膜的两个表面时，我们观察到一个与精细结构常数$α= e^2 / \hbar c$相等的普遍法拉第旋转角.这些实验提供了对TI的轴子电动力学的深入了解，并可能用于三个基本物理常数的精确定义。
