We present a magneto-optical study of individual self-assembled CdSe/ZnSe quantum dots doped with single Mn2+ ions. Properties of the studied dots are analyzed analogously to more explored system of Mn-doped CdTe/ZnTe dots. Characteristic sixfold splitting of the neutral exciton emission line as well as its evolution in the magnetic field are described using a spin Hamiltonian model. Dynamics of both exciton recombination and Mn2+ spin relaxation are extracted from a series of time-resolved experiments. Presence of a single dopant is shown not to affect the average excitonic lifetime measured for a number of nonmagnetic and Mn-doped dots. On the other hand, non-resonant pumping is demonstrated to depolarize the Mn2+ spin in a quantum dot placed in external magnetic field. This effect is utilized to determine the ion spin relaxation time in the dark.

1.
L.
Besombes
,
Y.
Léger
,
L.
Maingault
,
D.
Ferrand
,
H.
Mariette
, and
J.
Cibert
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
207403
(
2004
).
2.
Y.
Léger
,
L.
Besombes
,
L.
Maingault
,
D.
Ferrand
, and
H.
Mariette
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
047403
(
2005
).
3.
Y.
Léger
,
L.
Besombes
,
J.
Fernández-Rossier
,
L.
Maingault
, and
H.
Mariette
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
107401
(
2006
).
4.
A.
Kudelski
,
A.
Lemaître
,
A.
Miard
,
P.
Voisin
,
T. C. M.
Graham
,
R. J.
Warburton
, and
O.
Krebs
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
247209
(
2007
).
5.
C.
Le Gall
,
L.
Besombes
,
H.
Boukari
,
R.
Kolodka
,
J.
Cibert
, and
H.
Mariette
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
127402
(
2009
).
6.
M.
Goryca
,
T.
Kazimierczuk
,
M.
Nawrocki
,
A.
Golnik
,
J. A.
Gaj
,
P.
Kossacki
,
P.
Wojnar
, and
G.
Karczewski
,
Phys. Rev. Lett.
103
,
087401
(
2009
).
7.
D. E.
Reiter
,
T.
Kuhn
, and
V. M.
Axt
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
177403
(
2009
).
8.
C.
Le Gall
,
R. S.
Kolodka
,
C. L.
Cao
,
H.
Boukari
,
H.
Mariette
,
J.
Fernández-Rossier
, and
L.
Besombes
,
Phys. Rev. B
81
,
245315
(
2010
).
9.
E.
Baudin
,
E.
Benjamin
,
A.
Lemaître
, and
O.
Krebs
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
197402
(
2011
).
10.
H.
Krenn
,
K.
Kaltenegger
,
T.
Dietl
,
J.
Spałek
, and
G.
Bauer
,
Phys. Rev. B
39
,
10918
(
1989
).
11.
I. A.
Akimov
,
R. I.
Dzhioev
,
V. L.
Korenev
,
Y. G.
Kusrayev
,
V. F.
Sapega
,
D. R.
Yakovlev
, and
M.
Bayer
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
147402
(
2011
).
12.
R. C.
Myers
,
M. H.
Mikkelsen
,
J.-M.
Tang
,
A. C.
Gossard
,
M. E.
Flatté
, and
D. D.
Awschalom
,
Nat. Mater.
7
,
203
(
2008
).
13.
Y.
Oka
,
J.
Shen
,
K.
Takabayashi
,
N.
Takahashi
,
H.
Mitsu
,
I.
Souma
, and
R.
Pittini
,
J. Lumin.
83
,
83
(
1999
).
14.
A.
Hundt
,
J.
Puls
, and
F.
Henneberger
,
Phys. Rev. B
69
,
121309
(
2004
).
15.
S.
Lee
,
M.
Dobrowolska
, and
J. K.
Furdyna
,
Phys. Rev. B
72
,
075320
(
2005
).
16.
E. A.
Chekhovich
,
A. S.
Brichkin
,
A. V.
Chernenko
,
V. D.
Kulakovskii
,
I. V.
Sedova
,
S. V.
Sorokin
, and
S. V.
Ivanov
,
Phys. Rev. B
76
,
165305
(
2007
).
17.
R.
Beaulac
,
P. I.
Archer
,
J.
van Rijssel
,
A.
Meijerink
, and
D. R.
Gamelin
,
Nano Lett.
8
,
2949
(
2008
).
18.
R.
Beaulac
,
P. I.
Archer
,
S. T.
Ochsenbein
, and
D. R.
Gamelin
,
Adv. Funct. Mater.
18
,
3873
(
2008
).
19.
D. A.
Bussian
,
S. A.
Crooker
,
M.
Yin
,
M.
Brynda
,
A. L.
Efros
, and
V. I.
Klimov
,
Nat. Mater.
8
,
35
(
2009
).
20.
W.
Pacuski
,
J.
Suffczyński
,
P.
Osewski
,
P.
Kossacki
,
A.
Golnik
,
J. A.
Gaj
,
C.
Deparis
,
C.
Morhain
,
E.
Chikoidze
,
Y.
Dumont
,
D.
Ferrand
,
J.
Cibert
, and
T.
Dietl
,
Phys. Rev. B
84
,
035214
(
2011
).
21.
M.
Papaj
,
J.
Kobak
,
J.
Rousset
,
E.
Janik
,
M.
Nawrocki
,
P.
Kossacki
,
A.
Golnik
, and
W.
Pacuski
,
J. Cryst. Growth
401
,
644
(
2014
).
22.
O.
Krebs
,
E.
Benjamin
, and
A.
Lemaître
,
Phys. Rev. B
80
,
165315
(
2009
).
23.
J.
Kobak
,
T.
Smoleński
,
M.
Goryca
,
M.
Papaj
,
K.
Gietka
,
A.
Bogucki
,
M.
Koperski
,
J.-G.
Rousset
,
J.
Suffczyński
,
E.
Janik
,
M.
Nawrocki
,
A.
Golnik
,
P.
Kossacki
, and
W.
Pacuski
,
Nat. Commun.
5
,
3191
(
2014
).
24.
M.
Goryca
,
P.
Plochocka
,
T.
Kazimierczuk
,
P.
Wojnar
,
G.
Karczewski
,
J. A.
Gaj
,
M.
Potemski
, and
P.
Kossacki
,
Phys. Rev. B
82
,
165323
(
2010
).
25.
26.
V. D.
Kulakovskii
,
G.
Bacher
,
R.
Weigand
,
T.
Kümmell
,
A.
Forchel
,
E.
Borovitskaya
,
K.
Leonardi
, and
D.
Hommel
,
Phys. Rev. Lett.
82
,
1780
(
1999
).
27.
M.
Bayer
,
G.
Ortner
,
O.
Stern
,
A.
Kuther
,
A. A.
Gorbunov
,
A.
Forchel
,
P.
Hawrylak
,
S.
Fafard
,
K.
Hinzer
,
T. L.
Reinecke
,
S. N.
Walck
,
J. P.
Reithmaier
,
F.
Klopf
, and
F.
Schäfer
,
Phys. Rev. B
65
,
195315
(
2002
).
28.
I. A.
Akimov
,
K. V.
Kavokin
,
A.
Hundt
, and
F.
Henneberger
,
Phys. Rev. B
71
,
075326
(
2005
).
29.
A. H.
Trojnar
,
M.
Korkusiński
,
E. S.
Kadantsev
,
P.
Hawrylak
,
M.
Goryca
,
T.
Kazimierczuk
,
P.
Kossacki
,
P.
Wojnar
, and
M.
Potemski
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
207403
(
2011
).
30.
A. H.
Trojnar
,
M.
Korkusinski
,
U. C.
Mendes
,
M.
Goryca
,
M.
Koperski
,
T.
Smoleński
,
P.
Kossacki
,
P.
Wojnar
, and
P.
Hawrylak
,
Phys. Rev. B
87
,
205311
(
2013
).
31.
L.
Besombes
and
H.
Boukari
,
Phys. Rev. B
89
,
085315
(
2014
).
32.
M.
Arciszewska
and
M.
Nawrocki
,
J. Phys. Chem. Solids
47
,
309
(
1986
).
33.
A. V.
Koudinov
,
I. A.
Akimov
,
Y. G.
Kusrayev
, and
F.
Henneberger
,
Phys. Rev. B
70
,
241305
(
2004
).
34.
T.
Kazimierczuk
,
T.
Smoleński
,
M.
Goryca
,
L.
Kłopotowski
,
P.
Wojnar
,
K.
Fronc
,
A.
Golnik
,
M.
Nawrocki
,
J. A.
Gaj
, and
P.
Kossacki
,
Phys. Rev. B
84
,
165319
(
2011
).
35.
T.
Smoleński
,
T.
Kazimierczuk
,
M.
Goryca
,
T.
Jakubczyk
,
L.
Kłopotowski
,
L.
Cywiński
,
P.
Wojnar
,
A.
Golnik
, and
P.
Kossacki
,
Phys. Rev. B
86
,
241305
(
2012
).
36.
J.
Suffczyński
,
T.
Kazimierczuk
,
M.
Goryca
,
B.
Piechal
,
A.
Trajnerowicz
,
K.
Kowalik
,
P.
Kossacki
,
A.
Golnik
,
K. P.
Korona
,
M.
Nawrocki
,
J. A.
Gaj
, and
G.
Karczewski
,
Phys. Rev. B
74
,
085319
(
2006
).
37.
T.
Kazimierczuk
,
M.
Goryca
,
M.
Koperski
,
A.
Golnik
,
J. A.
Gaj
,
M.
Nawrocki
,
P.
Wojnar
, and
P.
Kossacki
,
Phys. Rev. B
81
,
155313
(
2010
).
38.
M.
Goryca
,
M.
Koperski
,
P.
Wojnar
,
T.
Smoleński
,
T.
Kazimierczuk
,
A.
Golnik
, and
P.
Kossacki
,
Phys. Rev. Lett.
113
,
227202
(
2014
).
39.
T.
Smoleński
,
W.
Pacuski
,
M.
Goryca
,
M.
Nawrocki
,
A.
Golnik
, and
P.
Kossacki
,
Phys. Rev. B
91
,
045306
(
2015
).
You do not currently have access to this content.