Dynamics and mechanisms of photocreated carriers decay in individual core/shell (Zn,Mn)Te/(Zn,Mg)Te semimagnetic nanowires are studied with a high temporal resolution. Exciton lifetime determined to 44 ± 5 ps is found to increase to 78 ± 5 ps upon application of magnetic field of up to 10 T. A quantitative modeling attributes the effects observed in time-resolved and time-integrated micro-photoluminescence to the magnetic field induced quenching of exchange Auger type, non-radiative carrier recombination related to Mn2+ ions. The reported properties of the semimagnetic nanowires are promising for their implementation in high-speed devices exploiting light-induced conductivity.
References
1.
M. H.
Huang
, S.
Mao
, H.
Feick
, H.
Yan
, Y.
Wu
, H.
Kind
, E.
Weber
, R.
Russo
, and P.
Yang
, Science
292
, 1897
(2001
).2.
K.
Korona
, A.
Reszka
, M.
Sobańska
, P.
Perkowska
, A.
Wysmołek
, K.
Klosek
, and Z.
Zytkiewicz
, J. Lumin.
155
, 293
(2014
).3.
Y.
Wu
, J.
Xiang
, C.
Yang
, W.
Lu
, and C. M.
Lieber
, Nature
430
, 61
(2004
).4.
K. T.
Fountaine
, W. S.
Whitney
, and H. A.
Atwater
, J. Appl. Phys.
116
, 153106
(2014
).5.
Y.
Calahorra
, E.
Yalon
, and D.
Ritter
, J. Appl. Phys.
117
, 034308
(2015
).6.
Y.
Cui
, Q.
Wei
, H.
Park
, and C. M.
Lieber
, Science
293
, 1289
(2001
).7.
Y.
Li
, F.
Qian
, J.
Xiang
, and C. M.
Lieber
, Mater. Today
9
, 18
(2006
).8.
H.-Y.
Cha
, H.
Wu
, S.
Chae
, and M. G.
Spencer
, J. Appl. Phys.
100
, 024307
(2006
).9.
A.
Kolmakov
, Y.
Zhang
, G.
Cheng
, and M.
Moskovits
, Adv. Mater.
15
, 997
(2003
).10.
C.
Soci
, A.
Zhang
, X.-Y.
Bao
, H.
Kim
, Y.
Lo
, and D.
Wang
, J. Nanosci. Nanotechnol.
10
, 1430
(2010
).11.
T.
Dietl
, H.
Ohno
, F.
Matsukura
, J.
Cibert
, and D.
Ferrand
, Science
287
, 1019
(2000
).12.
T.
Dietl
, Nat. Mater.
9
, 965
(2010
).13.
J.
Kobak
, T.
Smoleński
, M.
Goryca
, M.
Papaj
, K.
Gietka
, A.
Bogucki
, M.
Koperski
, J.-G.
Rousset
, J.
Suffczyński
, E.
Janik
et al., Nat. Commun.
5
, 3191
(2014
).14.
P. V.
Radovanovic
, C. J.
Barrelet
, S.
Gradeak
, F.
Qian
, and C. M.
Lieber
, Nano Lett.
5
, 1407
(2005
).15.
C. W.
Na
, D. S.
Han
, D. S.
Kim
, Y. J.
Kang
, J. Y.
Lee
, J.
Park
, D. K.
Oh
, K. S.
Kim
, and D.
Kim
, J. Phys. Chem. B
110
, 6699
(2006
).16.
T.
Kang
, J.
Sung
, W.
Shim
, H.
Moon
, J.
Cho
, Y.
Jo
, W.
Lee
, and B.
Kim
, J. Phys. Chem. C
113
, 5352
(2009
).17.
B. J.
Cooley
, T. E.
Clark
, B. Z.
Liu
, C. M.
Eichfeld
, E. C.
Dickey
, S. E.
Mohney
, S. A.
Crooker
, and N.
Samarth
, Nano Lett.
9
, 3142
(2009
).18.
P.
Wojnar
, E.
Janik
, L. T.
Baczewski
, S.
Kret
, E.
Dynowska
, T.
Wojciechowski
, J.
Suffczyński
, J.
Papierska
, P.
Kossacki
, G.
Karczewski
et al., Nano Lett.
12
, 3404
(2012
).19.
Z.
Li
, A. J.
Du
, Q.
Sun
, M.
Aljada
, Z. H.
Zhu
, and G. Q. M.
Lu
, Nanoscale
4
, 1263
(2012
).20.
K.
Gas
, J.
Sadowski
, T.
Kasama
, A.
Siusys
, W.
Zaleszczyk
, T.
Wojciechowski
, J.-F.
Morhange
, A.
Altintas
, H. Q.
Xu
, and W.
Szuszkiewicz
, Nanoscale
5
, 7410
(2013
).21.
N.
Vernier
, J. P.
Adam
, A.
Thiaville
, V.
Jeudy
, A.
Lemaitre
, J.
Ferré
, and G.
Faini
, Phys. Rev. B
88
, 224415
(2013
).22.
R.
Liu
, L.
Shi
, and B.
Zou
, ACS Appl. Mater. Interfaces
6
, 10353
(2014
).23.
R.
Vyas
, P.
Kumar
, J.
Dwivedi
, S.
Sharma
, S.
Khan
, R.
Divakar
, A.
Anshul
, K.
Sachdev
, S. K.
Sharma
, and B. K.
Gupta
, RSC Adv.
4
, 54953
(2014
).24.
J. K.
Furdyna
, J. Appl. Phys.
64
, R29
(1988
).25.
J.
Kulkarni
, O.
Kazakova
, and J.
Holmes
, Appl. Phys. A
85
, 277
(2006
).26.
C. T.
Huang
, C. L.
Hsin
, K. W.
Huang
, C. Y.
Lee
, P. H.
Yeh
, U. S.
Chen
, and L. J.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
91
, 093133
(2007
).27.
R. R.
Prabhakar
, N.
Mathews
, K. B.
Jinesh
, K. R. G.
Karthik
, S. S.
Pramana
, B.
Varghese
, C. H.
Sow
, and S.
Mhaisalkar
, J. Mater. Chem.
22
, 9678
(2012
).28.
Z.
Li
, J.
Salfi
, C.
De Souza
, P.
Sun
, S. V.
Nair
, and H. E.
Ruda
, Appl. Phys. Lett.
97
, 063510
(2010
).29.
Y. L.
Cao
, Z. T.
Liu
, L. M.
Chen
, Y. B.
Tang
, L. B.
Luo
, J. S.
Jie
, W. J.
Zhang
, S. T.
Lee
, and C. S.
Lee
, Opt. Express
19
, 6100
(2011
).30.
V.
Logeeswaran
, A.
Sarkar
, M.
Islam
, N.
Kobayashi
, J.
Straznicky
, X.
Li
, W.
Wu
, S.
Mathai
, M.
Tan
, S.-Y.
Wang
et al., Appl. Phys. A
91
, 1
–5
(2008
).31.
W.
Zhou
, D.
Tang
, and B.
Zou
, Physica E
47
, 162
(2013
).32.
W.
Pacuski
, J.
Suffczyński
, P.
Osewski
, P.
Kossacki
, A.
Golnik
, J. A.
Gaj
, C.
Deparis
, C.
Morhain
, E.
Chikoidze
, Y.
Dumont
et al., Phys. Rev. B
84
, 035214
(2011
).33.
M. K.
Kneip
, D. R.
Yakovlev
, M.
Bayer
, A. A.
Maksimov
, I. I.
Tartakovskii
, D.
Keller
, W.
Ossau
, L. W.
Molenkamp
, and A.
Waag
, Phys. Rev. B
73
, 035306
(2006
).34.
K.
Shibata
, K.
Takabayashi
, I.
Souma
, J.
Shen
, K.
Yanata
, and Y.
Oka
, Physica E
10
, 358
(2001
).35.
A. V.
Chernenko
, P. S.
Dorozhkin
, V. D.
Kulakovskii
, A. S.
Brichkin
, S. V.
Ivanov
, and A. A.
Toropov
, Phys. Rev. B
72
, 045302
(2005
).36.
R.
Beaulac
, P. I.
Archer
, X.
Liu
, S.
Lee
, G. M.
Salley
, M.
Dobrowolska
, J. K.
Furdyna
, and D. R.
Gamelin
, Nano Lett.
8
, 1197
(2008
).37.
L. J.
Lauhon
, M. S.
Gudiksen
, D.
Wang
, and C. M.
Lieber
, Nature
420
, 57
(2002
).38.
X.
Liu
, U.
Bindley
, Y.
Sasaki
, and J. K.
Furdyna
, J. Appl. Phys.
91
, 2859
(2002
).39.
P.
Wojnar
, E.
Janik
, L.
Baczewski
, S.
Kret
, G.
Karczewski
, T.
Wojtowicz
, M.
Goryca
, T.
Kazimierczuk
, and P.
Kossacki
, Appl. Phys. Lett.
99
, 113109
(2011
).40.
J. A.
Gaj
, R. R.
Gała̧zka
, and M.
Nawrocki
, Solid State Commun.
25
, 193
(1978
).41.
A.
Twardowski
, P.
Swiderski
, M.
Vonortenberg
, and R.
Pauthenet
, Solid State Commun.
50
, 509
(1984
).42.
V.
Abramishvili
, A.
Komarov
, S.
Ryabchenko
, and Y.
Semenov
, Solid State Commun.
78
, 1069
(1991
).43.
M.
Nawrocki
, Y.
Rubo
, J. P.
Lascaray
, and D.
Coquillat
, Phys. Rev. B
52
, R2241
(1995
).44.
S.
Lee
, M.
Dobrowolska
, and J. K.
Furdyna
, Phys. Rev. B
72
, 075320
(2005
).45.
R.
Brazis
and J.
Kossut
, Solid State Commun.
122
, 73
(2002
).46.
B.
Fluegel
, K.
Alberi
, M. J.
DiNezza
, S.
Liu
, Y.-H.
Zhang
, and A.
Mascarenhas
, Phys. Rev. Appl.
2
, 034010
(2014
).47.
M.
Szymura
, P.
Wojnar
, Ł.
Kłopotowski
, J.
Suffczyński
, M.
Goryca
, T.
Smoleński
, P.
Kossacki
, W.
Zaleszczyk
, T.
Wojciechowski
, G.
Karczewski
et al., Nano Lett.
15
, 1972
(2015
).48.
S.
Horoz
, Q.
Dai
, F. S.
Maloney
, B.
Yakami
, J. M.
Pikal
, X.
Zhang
, J.
Wang
, W.
Wang
, and J.
Tang
, Phys. Rev. Appl.
3
, 024011
(2015
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
