Persistent photoconductivity of GaAs/AlGaAs heterostructures has hampered the measurement of charge- and spin-related quantum effects in gate-defined quantum devices and integrated charge sensors due to Si-dopant-related deep donor levels (DX centers). In this study, this effect is overcome by using an undoped GaAs/AlGaAs heterostructure for photonic purposes. We also measure the electron transport before and after LED illumination at low temperatures. In addition to a regular rapid saturation showing the increased carrier density, a slow accumulation of illumination effects appeared when different top-gate voltages were applied during illumination, which indicated the redistribution of charge at the oxide–GaAs interface. This study provides interesting insights into the development of optically stable devices for efficient semiconductor quantum interfaces.
REFERENCES
1.
R.
Vrijen
and E.
Yablonovitch
, Phys. E
10
, 569
(2001
). 2.
H.
Kosaka
, D. S.
Rao
, H. D.
Robinson
, P.
Bandaru
, K.
Makita
, and E.
Yablonovitch
, Phys. Rev. B
67
, 045104
(2003
). 3.
M.
Kuwahara
, T.
Kutsuwa
, K.
Ono
, and H.
Kosaka
, Appl. Phys. Lett.
96
, 163107
(2010
). 4.
H.
Sanada
, Y.
Kunihashi
, H.
Gotoh
, K.
Onomitsu
, M.
Kohda
, J.
Nitta
, P. V.
Santos
, and T.
Sogawa
, Nat. Phys.
9
, 280
(2013
). 5.
A.
Pioda
, E.
Totoki
, H.
Kiyama
, T.
Fujita
, G.
Allison
, T.
Asayama
, A.
Oiwa
, and S.
Tarucha
, Phys. Rev. Lett.
106
, 146804
(2011
). 6.
T.
Fujita
, H.
Kiyama
, K.
Morimoto
, S.
Teraoka
, G.
Allison
, A.
Ludwig
, A. D.
Wieck
, A.
Oiwa
, and S.
Tarucha
, Phys. Rev. Lett.
110
, 266803
(2013
). 7.
K.
Morimoto
, T.
Fujita
, G.
Allison
, S.
Teraoka
, M.
Larsson
, H.
Kiyama
, S.
Haffouz
, D. G.
Austing
, A.
Ludwig
, A. D.
Wieck
, A.
Oiwa
, and S.
Tarucha
, Phys. Rev. B
90
, 085306
(2014
). 8.
K.
Kuroyama
, M.
Larsson
, S.
Matsuo
, T.
Fujita
, S. R.
Valentin
, A.
Ludwig
, A. D.
Wieck
, A.
Oiwa
, and S.
Tarucha
, Sci. Rep.
7
, 16968
(2017
). 9.
K.
Kuroyama
, M.
Larsson
, C. Y.
Chang
, J.
Muramoto
, K.
Heya
, T.
Fujita
, G.
Allison
, S. R.
Valentin
, A.
Ludwig
, A. D.
Wieck
, S.
Matsuo
, A.
Oiwa
, and S.
Tarucha
, Phys. Rev. B
99
, 085203
(2019
). 10.
L.
Gaudreau
, A.
Bogan
, M.
Korkusinski
, S.
Studenikin
, D. G.
Austing
, and A. S.
Sachrajda
, Semicond. Sci. Technol.
32
, 093001
(2017
). 11.
S.
Wehner
, D.
Elkouss
, and R.
Hanson
, Science
362
, eaam9288
(2018
). 12.
J. M.
Taylor
, H.-A.
Engel
, W.
Dür
, A.
Yacoby
, C. M.
Marcus
, P.
Zoller
, and M. D.
Lukin
, Nat. Phys.
1
, 177
(2005
). 13.
A.
Kastalsky
and J.
Hwang
, Solid State Commun.
51
, 317
(1984
). 14.
M. I.
Nathan
, Solid State Electron.
29
, 167
(1986
). 15.
L. X.
He
, K. P.
Martin
, and R. J.
Higgins
, Phys. Rev. B
39
, 1808
(1989
). 16.
17.
B. E.
Kane
, L. N.
Pfeiffer
, K. W.
West
, and C. K.
Harnett
, Appl. Phys. Lett.
63
, 2132
(1993
). 18.
B. E.
Kane
, L. N.
Pfeiffer
, and K. W.
West
, Appl. Phys. Lett.
67
, 1262
(1995
). 19.
J.
Herfort
and Y.
Hirayama
, Appl. Phys. Lett.
69
, 3360
(1996
). 20.
T.
Saku
, K.
Muraki
, and Y.
Hirayama
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
37
, 8
(1998
). 21.
W. Y.
Mak
, F.
Sfigakis
, K.
Das Gupta
, O.
Klochan
, H. E.
Beere
, I.
Farrer
, J. P.
Griffiths
, G. A. C.
Jones
, A. R.
Hamilton
, and D. A.
Ritchie
, Appl. Phys. Lett.
102
, 103507
(2013
). 22.
J.
You
, H.-O.
Li
, G.
Cao
, G.-W.
Deng
, M.
Xiao
, and G.-P.
Guo
, Europhys. Lett.
111
, 17001
(2015
). 23.
H.-O.
Li
, G.
Cao
, M.
Xiao
, J.
You
, D.
Wei
, T.
Tu
, G.-C.
Guo
, H.-W.
Jiang
, and G.-P.
Guo
, J. Appl. Phys.
116
, 174504
(2014
). 24.
D.
Taneja
, F.
Sfigakis
, A. F.
Croxall
, K. D.
Gupta
, V.
Narayan
, J.
Waldie
, I.
Farrer
, and D. A.
Ritchie
, Semicond. Sci. Technol.
31
, 065013
(2016
). 25.
D. W.
Shaw
, J. Electrochem. Soc.
128
, 874
(1981
). 26.
M. V.
Lebedev
, Semiconductors
54
, 699
(2020
). 27.
C. L.
Hinkle
, A. M.
Sonnet
, E. M.
Vogel
, S.
McDonnell
, G. J.
Hughes
, M.
Milojevic
, B.
Lee
, F. S.
Aguirre-Tostado
, K. J.
Choi
, H. C.
Kim
, J.
Kim
, and R. M.
Wallace
, Appl. Phys. Lett.
92
, 071901
(2008
). 28.
C.
Schulte-Braucks
, S. R.
Valentin
, A.
Ludwig
, and A. D.
Wieck
, Appl. Phys. Lett.
104
, 132104
(2014
). 29.
L.
Bockhorn
, P.
Barthold
, D.
Schuh
, W.
Wegscheider
, and R. J.
Haug
, Phys. Rev. B
83
, 113301
(2011
), arXiv:1012.0168, 30.
R. L.
Samaraweera
, H. C.
Liu
, B.
Gunawardana
, A.
Kriisa
, C.
Reichl
, W.
Wegscheider
, and R. G.
Mani
, Sci. Rep.
8
, 10061
(2018
). 31.
A. M.
See
, A. R.
Hamilton
, A. P.
Micolich
, M.
Aagesen
, and P. E.
Lindelof
, Phys. Rev. B
91
, 085417
(2015
). 32.
M. J.
Hale
, S. I.
Yi
, J. Z.
Sexton
, A. C.
Kummel
, and M.
Passlack
, J. Chem. Phys.
119
, 6719
(2003
). 33.
M. O.
Watanabe
and H.
Maeda
, Jpn. J. Appl. Phys.
23
, L734
(1984
). 34.
T. N.
Theis
and S. L.
Wright
, Appl. Phys. Lett.
48
, 1374
(1986
). 35.
W. Y.
Mak
, K.
Das Gupta
, H. E.
Beere
, I.
Farrer
, F.
Sfigakis
, and D. A.
Ritchie
, Appl. Phys. Lett.
97
, 10
(2010
), arXiv:1007.1019. 36.
A.
Shetty
, F.
Sfigakis
, W. Y.
Mak
, K. D.
Gupta
, B.
Buonacorsi
, M. C.
Tam
, H. S.
Kim
, I.
Farrer
, A. F.
Croxall
, H. E.
Beere
, A. R.
Hamilton
, M.
Pepper
, D. G.
Austing
, S. A.
Studenikin
, A.
Sachrajda
, M. E.
Reimer
, Z. R.
Wasilewski
, D. A.
Ritchie
, and J.
Baugh
, “Effects of biased and unbiased illuminations on dopant-free GaAs/AlGaAs 2DEGs,” arXiv:2012.14370 (2020).37.
P. D.
Ye
, G. D.
Wilk
, B.
Yang
, J.
Kwo
, S. N. G.
Chu
, S.
Nakahara
, H.-J. L.
Gossmann
, J. P.
Mannaerts
, M.
Hong
, K. K.
Ng
, and J.
Bude
, Appl. Phys. Lett.
83
, 180
(2003
). © 2021 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.