Spintronic applications require an efficient injection of spin-polarized carriers. We study the maximally achievable spin polarization in InAs quantum dots in a vertical-cavity gain structure to be used in telecoms-wavelength vertical-external-cavity surface-emitting lasers via measurement of the Stokes parameter of the photoluminescence emission around 1290 nm. Using five pump wavelengths between 850 and 1070 nm, the observed spin polarization depends strongly on the pump wavelength with the highest polarization of nearly 5% found for excitation at 980 nm. This corresponds to an effective spin lifetime of 40 ps and is attributed to the dominant excitation of heavy holes only.
REFERENCES
1.
M.
Lindemann
, G.
Xu
, T.
Pusch
, R.
Michalzik
, M. R.
Hofmann
, I.
Zutić
, and N. C.
Gerhardt
, “Ultrafast spin-lasers
,” Nature
568
, 212
(2019
).2.
I.
Žutić
, J.
Fabian
, and S.
Das Sarma
, Rev. Mod. Phys.
76
, 323
(2004
).3.
S.
Hövel
, N.
Gerhardt
, M.
Hofmann
, J.
Yang
, D.
Reuter
, and A.
Wieck
, Electron. Lett.
41
, 251
(2005
).4.
S.
Hövel
, A.
Bischoff
, N.
Gerhardt
, M.
Hofmann
, T.
Ackemann
, A.
Kroner
, and R.
Michalzik
, Appl. Phys. Lett.
92
, 041118
(2008
).5.
S.
Hövel
, N.
Gerhardt
, M.
Hofmann
, F.-Y.
Lo
, A.
Ludwig
, D.
Reuter
, A.
Wieck
, E.
Schuster
, H.
Wende
, W.
Keune
, O.
Petracic
, and K.
Westerholt
, Appl. Phys. Lett.
93
, 021117
(2008
).6.
J.
Frougier
, G.
Baili
, M.
Alouini
, I.
Sagnes
, H.
Jaffrès
, A.
Garnache
, C.
Deranlot
, D.
Dolfi
, and J.-M.
George
, Appl. Phys. Lett.
103
, 252402
(2013
).7.
S.
Alharthi
, J.
Orchard
, E.
Clarke
, I.
Henning
, and M.
Adams
, Appl. Phys. Lett.
107
, 151109
(2015
).8.
K.
Schires
, R.
Al Seyab
, A.
Hurtado
, V.-M.
Korpijärvi
, M.
Guina
, I. D.
Henning
, and M. J.
Adams
, Opt. Express
20
, 3550
(2012
).9.
N.
Gerhardt
, S.
Hövel
, M.
Hofmann
, J.
Yang
, D.
Reuter
, and A.
Wieck
, Electron. Lett.
42
, 88
(2006
).10.
J.
Rudolph
, S.
Döhrmann
, D.
Hägele
, M.
Oestreich
, and W.
Stolz
, Appl. Phys. Lett.
87
, 241117
(2005
).11.
J.
Lee
, S.
Bearden
, E.
Wasner
, and I.
Žutic
, Appl. Phys. Lett.
105
, 042411
(2014
).12.
B.
Cemlyn
, M.
Adams
, E.
Harbord
, N.
Li
, I.
Henning
, R.
Oulton
, V.-M.
Korpijärvi
, and M.
Guina
, Semicond. Sci. Technol.
33
, 094005
(2018
).13.
M. J.
Adams
and D.
Alexandropoulos
, IEEE Photonics J.
4
, 1124
(2012
).14.
N.
Li
, D.
Alexandropoulos
, H.
Susanto
, I.
Henning
, and M.
Adams
, Electronics
5
, 83
(2016
).15.
A.
Gahl
, S.
Balle
, and M. S.
Miguel
, IEEE J. Quantum Electron.
35
, 342
(1999
).16.
C.
Tselios
, P.
Georgiou
, C.
Politi
, A.
Hurtado
, and D.
Alexandropoulos
, IEEE J. Quantum Electron
59
, 2400308
(2023
).17.
H.
Höpfner
, M.
Lindemann
, N. C.
Gerhardt
, and M. R.
Hofmann
, Appl. Phys. Lett.
104
, 022409
(2014
).18.
M.
Drong
, J.
Perina
, Jr., T.
Fördös
, H. Y.
Jaffrès
, K.
Postava
, and H.-J.
Drouhin
, Phys. Rev. A
107
, 033509
(2023
).19.
S. S.
Alharthi
, Results Phys.
42
, 106007
(2022
).20.
N.
Yokota
and H.
Yasaka
, Micromachines
12
, 573
(2021
).21.
L.
Jiang
, S.-S.
Deng
, W.-J.
Song
, M.-L.
Zou
, X.-H.
Jia
, Y.-Q.
Tang
, M.-Y.
Bao
, and J.-T.
Lv
, Appl. Phys. B
130
, 75
(2024
).22.
L.
Mühlnickel
, J. A.
Jaurigue
, L. C.
Jaurigue
, and K.
Lüdge
, Commun. Phys.
7
, 370
(2024
).23.
Y.
Yang
, Y.
Huang
, P.
Zhou
, and N.
Li
, Opt. Commun.
574
, 131225
(2025
).24.
N. C.
Gerhardt
and M. R.
Hofmann
, Adv. Opt. Technol.
2012
, 268949
.25.
P.
Bhattacharya
, D.
Basu
, A.
Das
, and D.
Saha
, Semicond. Sci. Technol
26
, 014002
(2011
).26.
Y.
Huang
, V.
Polojärvi
, S.
Hiura
, P.
Höjer
, A.
Aho
, R.
Isoaho
, T.
Hakkarainen
, M.
Guina
, S.
Sato
, J.
Takayama
, A.
Murayama
, I. A.
Buyanova
, and W. M.
Chen
, Nat. Photonics
15
, 475
(2021
).27.
H.
Lu
, Z. V.
Vardeny
, and M. C.
Beard
, Nat. Rev. Chem.
6
, 470
(2022
).28.
P. A.
Dainone
, N. F.
Prestes
, P.
Renucci
, A.
Bouché
, M.
Morassi
, X.
Devaux
, M.
Lindemann
, J.-M.
George
, H.
Jaffrès
, A.
Lemaitre
et al, Nature
627
, 783
(2024
).29.
N.
Yokota
, R.
Takeuchi
, H.
Yasaka
, and K.
Ikeda
, IEEE Photonics Technol. Lett.
29
, 711
(2017
).30.
M.
Holub
, J.
Shin
, D.
Saha
, and P.
Bhattacharya
, Phys. Rev. Lett.
98
, 146603
(2007
).31.
S.
Iba
, S.
Koh
, K.
Ikeda
, and H.
Kawaguchi
, Appl. Phys. Lett.
98
, 081113
(2011
).32.
H.
Fujino
, S.
Koh
, S.
Iba
, T.
Fujimoto
, and H.
Kawaguchi
, Appl. Phys. Lett.
94
, 131108
(2009
).33.
A.
Tackeuchi
, R.
Ohtsubo
, K.
Yamaguchi
, M.
Murayama
, T.
Kitamura
, T.
Kuroda
, and T.
Takagahara
, Appl. Phys. Lett.
84
, 3576
(2004
).34.
A. V.
Khaetskii
and Y. V.
Nazarov
, Phys. Rev. B
61
, 12639
(2000
).35.
S.
Cortez
, O.
Krebs
, S.
Laurent
, M.
Senes
, X.
Marie
, P.
Voisin
, R.
Ferreira
, G.
Bastard
, f J.
Gérard
, and T.
Amand
, Phys. Rev. Lett.
89
, 207401
(2002
).36.
E.
Harbord
, P.
Spencer
, E.
Clarke
, and R.
Murray
, Phys. Rev. B
80
, 195312
(2009
).37.
S.
Marcinkevicius
, J.
Siegert
, and Q. X.
Zhao
, J. Appl. Phys.
100
, 054310
(2006
).38.
K.
Gündogdu
, K.
Hall
, T. F.
Boggess
, D.
Deppe
, and O.
Shchekin
, Appl. Phys. Lett.
84
, 2793
(2004
).39.
L.
Lombez
, P.
Renucci
, P.
Braun
, H.
Carrère
, X.
Marie
, T.
Amand
, B.
Urbaszek
, J.
Gauffier
, P.
Gallo
, T.
Camps
et al, Appl. Phys. Lett.
90
, 081111
(2007
).40.
M.
Taylor
, E.
Harbord
, P.
Spencer
, E.
Clarke
, G.
Slavcheva
, and R.
Murray
, Appl. Phys. Lett.
97
, 171907
(2010
).41.
M. W.
Taylor
, P.
Spencer
, and R.
Murray
, Appl. Phys. Lett.
106
, 122404
(2015
).42.
C.
Li
, G.
Kioseoglou
, A.
Hanbicki
, R.
Goswami
, C.
Hellberg
, B.
Jonker
, M.
Yasar
, and A.
Petrou
, Appl. Phys. Lett.
91
, 262504
(2007
).43.
V.
Kalevich
, I.
Merkulov
, A. Y.
Shiryaev
, K.
Kavokin
, M.
Ikezawa
, T.
Okuno
, P.
Brunkov
, A.
Zhukov
, V.
Ustinov
, and Y.
Masumoto
, Phys. Rev. B
72
, 045325
(2005
).44.
S.
Laurent
, M.
Senes
, O.
Krebs
, V.
Kalevich
, B.
Urbaszek
, X.
Marie
, T.
Amand
, and P.
Voisin
, Phys. Rev. B
73
, 235302
(2006
).45.
M.
Paillard
, X.
Marie
, P.
Renucci
, T.
Amand
, A.
Jbeli
, and J.
Gérard
, Phys. Rev. Lett.
86
, 1634
(2001
).46.
P.-F.
Braun
, X.
Marie
, L.
Lombez
, B.
Urbaszek
, T.
Amand
, P.
Renucci
, V.
Kalevich
, K.
Kavokin
, O.
Krebs
, P.
Voisin
et al, Phys. Rev. Lett.
94
, 116601
(2005
).47.
M.
Kroutvar
, Y.
Ducommun
, D.
Heiss
, M.
Bichler
, D.
Schuh
, G.
Abstreiter
, and J. J.
Finley
, Nature
432
, 81
(2004
).48.
D.
Basu
, D.
Saha
, C.
Wu
, M.
Holub
, Z.
Mi
, and P.
Bhattacharya
, Appl. Phys. Lett.
92
, 091119
(2008
).49.
J.
Robb
, Y.
Chen
, A.
Timmons
, K.
Hall
, O.
Shchekin
, and D.
Deppe
, Appl. Phys. Lett.
90
, 153118
(2007
).50.
O. G.
Okhotnikov
, Semiconductor Disk Lasers: Physics and Technology
(Wiley-VCH Verlag GmbH and Co
., Weinheim
, 2010
).51.
J.
Frougier
, G.
Baili
, I.
Sagnes
, D.
Dolfi
, J.-M.
George
, and M.
Alouini
, Opt. Express
23
, 9573
(2015
).52.
A.
Joly
, G.
Baili
, J.-M.
George
, I.
Sagnes
, D.
Dolfi
, and M.
Alouini
, Opt. Lett.
49
, 3010
(2024
).53.
V.
Ustinov
, N.
Maleev
, A.
Zhukov
, A.
Kovsh
, A. Y.
Egorov
, A.
Lunev
, B.
Volovik
, I.
Krestnikov
, Y. G.
Musikhin
, N.
Bert
et al, Appl. Phys. Lett.
74
, 2815
(1999
).54.
B.
Schaefer
, E.
Collett
, R.
Smyth
, D.
Barrett
, and B.
Fraher
, Am. J. Phys.
75
, 163
(2007
).55.
M.
Crowley
, S.
Heck
, S.
Healy
, S.
Osborne
, D.
Williams
, S.
Schulz
, and E.
O'Reilly
, Semicond. Sci. Technol.
28
, 015012
(2012
).56.
J.
Beyer
, I. A.
Buyanova
, S.
Suraprapapich
, C.
Tu
, and W.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
98
, 203110
(2011
).57.
M.
Lumb
, E.
Clarke
, E.
Harbord
, P.
Spencer
, R.
Murray
, F.
Masia
, P.
Borri
, W.
Langbein
, C.
Leburn
, C.
Jappy
et al, Appl. Phys. Lett.
95
, 041101
(2009
).58.
T.
Sharma
, T.
Hosea
, S.
Sweeney
, and X.
Tang
, J. Appl. Phys.
104
, 083109
(2008
).59.
T.
Li
and M.
Dagenais
, Prog. Photovoltaics
23
, 997
(2015
).© 2025 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2025
Author(s)
You do not currently have access to this content.
