Electronic and optical properties of semiconductor and graphene quantum dots

Frontiers of Physics - Tập 7 Số 3 - Trang 328-352 - 2012
Weidong Sheng1,2, Marek Korkusiński2, A. D. Güçlü2, Michał Zieliński2,3, Paweł Potasz2,4, Eugene S. Kadantsev2, Oleksandr Voznyy2, Paweł Hawrylak2
1Department of Physics, Fudan University, Shanghai, China
2Institute for Microstructural Sciences, National Research Council of Canada, Ottawa, Canada
3Institute of Physics, Nicolaus Copernicus University, Torun, Poland
4Institute of Physics, Wroclaw University of Technology, Wroclaw, Poland

Tóm tắt

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

L. Jacak, P. Hawrylak, and A. Wojs, Quantum Dots, Berlin: Springer, 1998

D. Bimberg, M. Grundmann, and N. N. Ledentsov, Quantum Dot Heterostructures, Chichester: Wiley, 1999

P. Hawrylak, and M. Korkusinski, Electronic Properties of Self-Assembled Quantum Dots, in: Single Quantum Dots — Fundamentals, Applications, and New Concepts, edited by P. Michler, Topics in Applied Physics, Berlin: Springer, 2003

M. Korkusinski and P. Hawrylak, Coded qubit based on electron spin, in: Semiconductor Quantum Bits, edited by O. Benson and F. Henneberger, Singapore: Pan Stanford Pub lishing, 2008

P. Hawrylak, Magnetic ion-carrier interactions in quantum dots, pp 191–220, in: Introduction to the Physics of Diluted Magnetic Semiconductors, edited by Jacek Kossut and Jan Gaj, Springer Series in Materials Science 144, 2011

B. Trauzettel, D. V. Bulaev, D. Loss, and G. Burkard, Nat. Phys., 2007, 3(3): 192

P. Hawrylak, Phys. Rev. Lett., 1993, 71(20): 3347

P. Hawrylak, C. Gould, A. Sachrajda, Y. Feng, and Z. Wasilewski, Phys. Rev. B, 1999, 59(4): 2801

M. Ciorga, A. S. Sachrajda, P. Hawrylak, C. Gould, P. Zawadzki, S. Jullian, Y. Feng, and Z. Wasilewski, Phys. Rev. B, 2000, 61(24): R16315

M. Bayer, P. Hawrylak, K. Hinzer, S. Fafard, M. Korkusinski, Z. R. Wasilewski, O. Stern, and A. Forchel, Science, 2001, 291(5503): 451

J. M. Elzerman, R. Hanson, J. S. Greidanus, L. H. Willems van Beveren, S. De Franceschi, L. M. K. Vandersypen, S. Tarucha, and L. P. Kouwenhoven, Phys. Rev. B, 2003, 67(16): 161308

J. R. Petta, A. C. Johnson, C. M. Marcus, M. P. Hanson, and A. C. Gossard, Phys. Rev. Lett., 2004, 93(18): 186802

M. Pioro-Ladri`ere, M. Ciorga, J. Lapointe, P. Zawadzki, M. Korkusinski, P. Hawrylak, and A. S. Sachrajda, Phys. Rev. Lett., 2003, 91(2): 026803

P. Hawrylak and M. Korkusiński, Solid State Commun., 2005, 136(9–10): 508

L. Gaudreau, S. A. Studenikin, A. S. Sachrajda, P. Zawadzki, A. Kam, J. Lapointe, M. Korkusinski, and P. Hawrylak, Phys. Rev. Lett., 2006, 97(3): 036807

M. Korkusinski, I. P. Gimenez, P. Hawrylak, L. Gaudreau, S. A. Studenikin, and A. S. Sachrajda, Phys. Rev. B, 2007, 75(11): 115301

G. Granger, L. Gaudreau, A. Kam, M. Pioro-Ladrière, S. A. Studenikin, Z. R. Wasilewski, P. Zawadzki, and A. S. Sachrajda, Phys. Rev. B, 2010, 82(7): 075304

L. Goldstein, F. Glas, J. Y. Marzin, M. N. Charasse, and G. Le Roux, Appl. Phys. Lett., 1985, 47(10): 1099

P. M. Petroff, Epitaxial Growth and Electronic Structure of Quantum Dots, in: Single Quantum Dots — Fundamentals, Applications, and New Concepts, edited by P. Michler, Topics in Applied Physics, Berlin: Springer, 2003

Y. Arakawa and H. Sakaki, Appl. Phys. Lett., 1982, 40(11): 939

N. N. Ledentsov, Semicond. Sci. Technol., 2011, 26(1): 014001

S. Fafard, K. Hinzer, S. Raymond, M. Dion, J. McCaffrey, Y. Feng, and S. Charbonneau, Science, 1996, 274(5291): 1350

M. V. Maximov, Yu. M. Shernyakov, A. F. Tsatsul’nikov, A. V. Lunev, A. V. Sakharov, V. M. Ustinov, A. Yu. Egorov, A. E. Zhukov, A. R. Kovsh, P. S. Kop’ev, L. V. Asryan, Zh. I. Alferov, N. N. Ledentsov, D. Bimberg, A. O. Kosogov, and P. Werner, J. Appl. Phys., 1998, 83(10): 5561

S. Fafard, Z. R. Wasilewski, C. Ni Allen, K. Hinzer, J. P. McCaffrey, and Y. Feng, Appl. Phys. Lett., 1999, 75(7): 986

G. Ortner, C. Ni Allen, C. Dion, P. Barrios, D. Poitras, D. Dalacu, G. Pakulski, J. Lapointe, P. J. Poole, W. Render, and S. Raymond, Appl. Phys. Lett., 2006, 88(12): 121119

C. E. Valdivia, E. Desfonds, D. Masson, S. Fafard, A. Carlson, J. Cook, T. J. Hall, and K. Hinzer, Proc. SPIE, 2008, 7099: 709915

A. Wojs and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 1997, 55(19): 13066

A. Wojs and P. Hawrylak, Solid State Commun., 1996, 100(7): 487

P. Hawrylak and A. Wojs, Semicond. Sci. Technol., 1996, 11(11S): 1516

P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 1999, 60(8): 5597

M. Bayer, O. Stern, P. Hawrylak, S. Fafard, and A. Forchel, Nature, 2000, 405(6789): 923

P. Hawrylak, Solid State Commun., 2003, 127(12): 793

P. Hawrylak, G. A. Narvaez, M. Bayer, and A. Forchel, Phys. Rev. Lett., 2000, 85(2): 389

J. Lefebvre, P. J. Poole, J. Fraser, G. C. Aers, D. Chithrani, and R. L. Williams, J. Cryst. Growth, 2002, 234(2–3): 391

M. E. Reimer, M. Korkusinski, D. Dalacu, J. Lefebvre, J. Lapointe, P. J. Poole, G. C. Aers, W. R. McKinnon, P. Hawrylak, and R. L. Williams, Phys. Rev. B, 2008, 78(19): 195301

D. Dalacu, K. Mnaymneh, V. Sazonova, P. J. Poole, G. C. Aers, J. Lapointe, and R. Cheriton A. J. Spring Thorpe, and R. Williams, Phys. Rev. B, 2010, 82(3): 033301

K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science, 2004, 306(5696): 666

T. Ihn, S. Gustavsson, U. Gasser, B. Küng, T. Müller, R. Schleser, M. Sigrist, I. Shorubalko, R. Leturcq, and K. Ensslin, Solid State Commun., 2009, 149(35–36): 1419

A. D. Güçllü P. Potasz, O. Voznyy, M. Korkusinski, and P. Hawrylak, Phys. Rev. Lett., 2009, 103(24): 246805

O. Stier, M. Grundmann, and D. Bimberg, Phys. Rev. B, 1999, 59(8): 5688

C. Pryor, J. Kim, L. W. Wang, A. J. Williamson, and A. Zunger, J. Appl. Phys., 1998, 83(5): 2548

W. Sheng and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2005, 72(3): 035326

G. L. Bir and G. E. Pikus, Symmetry and Strain-Induced Effects in Semiconductors, New York: Wiley, 1974

A. Zhou and W. Sheng, Eur. Phys. J. B, 2009, 68(2): 233

L. R. C. Fonseca, J. L. Jimenez, and J. P. Leburton, Phys. Rev. B, 1998, 58(15): 9955

A. Wojs, P. Hawrylak, S. Fafard, and L. Jacak, Phys. Rev. B, 1996, 54(8): 5604

Z. R. Wasilewski, S. Fafard, and J. P. McCaffrey, J. Cryst. Growth, 1999, 201–202: 1131

S. Raymond, S. Studenikin, A. Sachrajda, Z. Wasilewski, S. J. Cheng, W. Sheng, P. Hawrylak, A. Babinski, M. Potemski, G. Ortner, and M. Bayer, Phys. Rev. Lett., 2004, 92(18): 187402

S. L. Chuang, Physics of Optoelectronic Devices, New York: Wiley, 1995

T. B. Bahder, Phys. Rev. B, 1990, 41(17): 11992

J. K. Cullum and R. A. Willoughby, Lanczos Algorithms for Large Symmetric Eigenvalue Computations, Philadelphia: SIAM, 2002

W. Sheng and J.-P. Leburton, Phys. Stat. Sol. (b), 2003, 237: 394

W. Sheng and J.-P. Leburton, Phys. Rev. B, 2001, 63: 161301 (R)

W. Sheng and J.-P. Leburton, Appl. Phys. Lett., 2002, 81(23): 4449

J. I. Climente, M. Korkusinski, G. Goldoni, and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2008, 78(11): 115323

C. Y. Hsieh, R. Cheriton, M. Korkusinski, and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2009, 80(23): 235320

M. F. Doty, J. I. Climente, M. Korkusinski, M. Scheibner, A. S. Bracker, P. Hawrylak, and D. Gammon, Phys. Rev. Lett., 2009, 102(4): 047401

Y. C. Chang, Phys. Rev. B, 1988, 37(14): 8215

J. P. Loehr, Phys. Rev. B, 1994, 50(8): 5429

S. J. Sun and Y. C. Chang, Phys. Rev. B, 2000, 62(20): 13631

M. Zieliński, M. Korkusinski, and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2010, 81(8): 085301

E. S. Kadantsev, M. Zielinski, M. Korkusinski, and P. Hawrylak, J. Appl. Phys., 2010, 107(10): 104315

E. S. Kadantsev and P. Hawrylak, Appl. Phys. Lett., 2011, 98(2): 023108

L. He and A. Zunger, Phys. Rev. B, 2006, 73(11): 115324

A. J. Williamson, L. W. Wang, and A. Zunger, Phys. Rev. B, 2000, 62(19): 12963

A. Canning, L. W. Wang, A. Williamson, and A. Zunger, J. Comput. Phys., 2000, 160(1): 29

G. Bester and A. Zunger, Phys. Rev. B, 2005, 71(4): 045318

D. J. Chadi, Phys. Rev. B, 1977, 16(2): 790

J. C. Slater and G. F. Koster, Phys. Rev., 1954, 94(6): 1498

P. Vogl, H. P. Hjalamarson, and J. D. Dow, J. Phys. Chem. Solids, 1983, 44(5): 365

J. M. Jancu, R. Scholz, F. Beltram, and F. Bassani, Phys. Rev. B, 1998, 57(11): 6493

G. Klimeck, R. C. Bowen, T. B. Boykin, and T. A. Cwik, Superlattices Microstruct., 2000, 27(5–6): 519

T. B. Boykin, G. Klimeck, R. C. Bowen, and F. Oyafuso, Phys. Rev. B, 2002, 66(12): 125207

J. G. Díaz and G. W. Bryant, Phys. Rev. B, 2006, 73(7): 075329

S. Lee, F. Oyafuso, P. von Allmen, and G. Klimeck, Phys. Rev. B, 2004, 69(4): 045316

W. Sheng and J. P. Leburton, Appl. Phys. Lett., 2002, 80(15): 2755

Y. Nabetani, T. Ishikawa, S. Noda, and A. Sasaki, J. Appl. Phys., 1994, 76(1): 347

W. Sheng, Appl. Phys. Lett., 2006, 89(17): 173129

W. Sheng, Appl. Phys. Lett., 2008, 92(4): 043113

W. Sheng and S. J. Xu, Phys. Rev. B, 2008, 77(11): 113305

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, 2002, 65(19): 195315

O. Benson, C. Santori, M. Pelton, and Y. Yamamoto, Phys. Rev. Lett., 2000, 84(11): 2513

N. Akopian, N. H. Lindner, E. Poem, Y. Berlatzky, J. Avron, D. Gershoni, B. D. Gerardot, and P. M. Petroff, Phys. Rev. Lett., 2006, 96(13): 130501

W. Sheng, S. J. Cheng, and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2005, 71(3): 035316

T. Kazimierczuk, M. Goryca, M. Koperski, A. Golnik, J. A. Gaj, M. Nawrocki, P. Wojnar, and P. Kossacki, Phys. Rev. B, 2010, 81(15): 155313

T. Takagahara, Phys. Rev. B, 1993, 47(8): 4569

T. Takagahara, Phys. Rev. B, 2000, 62(24): 16840

S. V. Gupalov and E. L. Ivchenko, Phys. Solid State, 2000, 42(11): 2030

E. Kadantsev and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2010, 81(4): 045311

G. Bester, S. Nair, and A. Zunger, Phys. Rev. B, 2003, 67: 161306 (R)

R. Seguin, A. Schliwa, S. Rodt, K. Pötschke, U. W. Pohl, and D. Bimberg, Phys. Rev. Lett., 2005, 95(25): 257402

A. J. Shields, Nat. Photon., 2007, 1(4): 215

K. Kowalik, O. Krebs, A. Golnik, J. Suffczynski, P. Wojnar, J. Kossut, J. A. Gaj, and P. Voisin, Phys. Rev. B, 2007, 75(19): 195340

S. J. Cheng, W. Sheng, and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2003, 68(23): 235330

A. Babinski, M. Potemski, S. Raymond, J. Lapointe, and Z. R. Wasilewski, Phys. Rev. B, 2006, 74(15): 155301

M. Bayer, A. Kuther, A. Forchel, A. Gorbunov, V. B. Timofeev, F. Schäfer, J. P. Reithmaier, T. L. Reinecke, and S. N. Walck, Phys. Rev. Lett., 1999, 82(8): 1748

G. Medeiros-Ribeiroa, M. V. B. Pinheiro, V. L. Pimentel, and E. Marega, Appl. Phys. Lett., 2002, 80(22): 4229

T. P. M. Alegre, F. G. G. Hernández, A. L. C. Pereira, and G. Medeiros-Ribeiro, Phys. Rev. Lett., 2006, 97(23): 236402

W. Sheng, S. J. Xu, and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2008, 77: 241307 (R)

W. Sheng, Appl. Phys. Lett., 2009, 94(12): 123113

W. Sheng and A. Babinski, Phys. Rev. B, 2007, 75(3): 033316

W. Sheng and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2006, 73(12): 125331

W. Sheng and J. Wang, Phys. Rev. B, 2010, 82(7): 073308

K. Chang and J. B. Xia, Solid State Commun., 1997, 104(6): 351

P. W. Fry, I. E. Itskevich, D. J. Mowbray, M. S. Skolnick, J. J. Finley, J. A. Barker, E. P. O’Reilly, L. R. Wilson, I. A. Larkin, P. A. Maksym, M. Hopkinson, M. Al-Khafaji, J. P. R. David, A. G. Cullis, G. Hill, and J. C. Clark, Phys. Rev. Lett., 2000, 84(4): 733

K. Kowalik, O. Krebs, A. Lemaître, S. Laurent, P. Senellart, P. Voisin, and J. A. Gaj, Appl. Phys. Lett., 2005, 86(4): 041907

M. M. Vogel, S. M. Ulrich, R. Hafenbrak, P. Michler, L. Wang, A. Rastelli, and O. G. Schmidt, Appl. Phys. Lett., 2007, 91(5): 051904

T. Nakaoka, S. Tarucha, and Y. Arakawa, Phys. Rev. B, 2007, 76(4): 041301R

M. F. Doty, M. Scheibner, I. V. Ponomarev, E. A. Stinaff, A. S. Bracker, V. L. Korenev, T. L. Reinecke, and D. Gammon, Phys. Rev. Lett., 2006, 97(19): 197202

W. Sheng, Appl. Phys. Lett., 2010, 96(13): 133102

W. Sheng, Appl. Phys. Lett., 2009, 95(11): 113105

T. Andlauer and P. Vogl, Phys. Rev. B, 2009, 79(4): 045307

K. Chang, J. B. Xia, and F. M. Peeters, Appl. Phys. Lett., 2003, 82(16): 2661

M. Korkusinski, M. E. Reimer, R. L. Williams, and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2009, 79(3): 035309

R. L. Williams, G. C. Aers, J. Lefebvre, P. J. Poole, and D. Chithrani, Physica E, 2002, 13(2–4): 1200

M. E. Reimer, D. Dalacu, J. Lapointe, P. J. Poole, D. Kim, G. C. Aers, W. R. McKinnon, and R. L. Williams, Appl. Phys. Lett., 2009, 94(1): 011108

P. R. Wallace, Phys. Rev., 1947, 71(9): 622

M. S. Dresselhaus and G. Dresselhaus, Adv. Phys., 1981, 30(2): 139

J. Blinowski, N. H. Hau, C. Rigaux, J. P. Vieren, R. Le Toullec, G. Furdin, A. Hérold, and J. Melin, J. Physique, 1980, 41(1): 47

D. M. Hoffman, P. C. Eklund, R. E. Heinz, P. Hawrylak, and K. R. Subbaswamy, Phys. Rev. B, 1985, 31(6): 3973

P. Hawrylak, Solid State Commun., 1987, 63(3): 241

A. H. C. Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Rev. Mod. Phys., 2009, 81(1): 109

L. C. Campos, V. R. Manfrinato, J. D. Sanchez-Yamagishi, J. Kong, and P. Jarillo-Herrero, Nano Lett., 2009, 9(7): 2600

J. S. Bunch, Y. Yaish, M. Brink, K. Bolotin, and P. L. McEuen, Nano Lett., 2005, 5(2): 287

L. A. Ponomarenko, F. Schedin, M. I. Katsnelson, R. Yang, E. W. Hill, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Science, 2008, 320(5874): 356

B. Wunsch, T. Stauber, and F. Guinea, Phys. Rev. B, 2008, 77(3): 035316

J. Wurm, A. Rycerz, I. Adagideli, M. Wimmer, K. Richter, and H. U. Baranger, Phys. Rev. Lett., 2009, 102(5): 056806

F. Libisch, C. Stampfer, and J. Burgdorfer, Phys. Rev. B, 2009, 79(11): 115423

J. Lu, P. S. Yeo, C. K. Gan, P. Wu, and K. P. Loh, Nat. Nanotechnol., 2011, 6(4): 247

J. Akola, H. P. Heiskanen, and M. Manninen, Phys. Rev. B, 2008, 77(19): 193410

M. Ezawa, Phys. Rev. B, 2010, 81(20): 201402

P. Potasz, A. D. Güçllü and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2010, 81(3): 033403

A. D. Güçllü P. Potasz, and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2010, 82(15): 155445

M. Ezawa, Phys. Rev. B, 2007, 76(24): 245415

J. Fernández-Rossier and J. J. Palacios, Phys. Rev. Lett., 2007, 99(17): 177204

W. L. Wang, S. Meng, and E. Kaxiras, Nano Lett., 2008, 8(1): 241

J. Jung and A. H. MacDonald, Phys. Rev. B, 2009, 79(23): 235433

T. Yamamoto, T. Noguchi, and K. Watanabe, Phys. Rev. B, 2006, 74: 121409 (R)

Z. Z. Zhang, K. Chang, and F. M. Peeters, Phys. Rev. B, 2008, 77(23): 235411

X. Yan, X. Cui, B. S. Li, and L. S. Li, Nano Lett., 2010, 10(5): 1869

M. L. Sadowski, G. Martinez, M. Potemski, C. Berger, and W. A. de Heer, Phys. Rev. Lett., 2006, 97(26): 266405

M. Orlita, C. Faugeras, P. Plochocka, P. Neugebauer, G. Martinez, D. K. Maude, A. L. Barra, M. Sprinkle, C. Berger, W. A. de Heer, and M. Potemski, Phys. Rev. Lett., 2008, 101(26): 267601

C. Stampfer, S. Fringes, J. Güttinger, F. Molitor, C. Volk, B. Terrés, J. Dauber, S. Engels, S. Schnez, and A. Jacobsen, Front. Phys., 2011, 6(3): 271

K. Nakada, M. Fujita, G. Dresselhaus, and M. S. Dresselhaus, Phys. Rev. B, 1996, 54(24): 17954

K. Wakabayashi, M. Fujita, H. Ajiki, and M. Sigrist, Phys. Rev. B, 1999, 59(12): 8271

B. Wunsch, T. Stauber, F. Sols, and F. Guinea, Phys. Rev. Lett., 2008, 101(3): 036803

L. Yang, M. L. Cohen, and S. G. Louie, Phys. Rev. Lett., 2008, 101(18): 186401

T. Ohta, A. Bostwick, T. Seyller, K. Horn, and E. Rotenberg, Science, 2006, 313(5789): 951

E. V. Castro, K. S. Novoselov, S. V. Morozov, N. M. R. Peres, J. M. dos Santos, J. Nilsson, F. Guinea, A. K. Geim, and A. H. Neto, Phys. Rev. Lett., 2007, 99(21): 216802

J. B. Oostinga, H. B. Heersche, X. Liu, A. F. Morpurgo, and L. M. K. Vandersypen, Nat. Mater., 2008, 7(2): 151

K. F. Mak, C. H. Lui, J. Shan, and T. F. Heinz, Phys. Rev. Lett., 2009, 102(25): 256405

Y. Zhang, T. T. Tang, C. Girit, Z. Hao, M. C. Martin, A. Zettl, M. F. Crommie, Y. R. Shen, and F. Wang, Nature, 2009, 459(7248): 820

R. T. Weitz, M. T. Allen, B. E. Feldman, J. Martin, and A. Yacoby, Science, 2010, 330(6005): 812

E. V. Castro, K. S. Novoselov, S. V. Morozov, N. M. R. Peres, J. M. B. Lopes dos Santos, J. Nilsson, F. Guinea, A. K. Geim, and A. H. Castro Neto, J. Phys.: Condens. Matter, 2010, 22(17): 175503

L. M. Zhang, Z. Li, D. N. Basov, M. M. Fogler, Z. Hao, and M. C. Martin, Phys. Rev. B, 2008, 78(23): 235408

T. Wassmann, A. P. Seitsonen, A. M. Saitta, M. Lazzeri, and F. Mauri, Phys. Rev. Lett., 2008, 101(9): 096402

O. Voznyy, A. D. Güçllü P. Potasz, and P. Hawrylak, Phys. Rev. B, 2011, 83(16): 165417

K. A. Ritter and J. W. Lyding, Nat. Mater., 2009, 8(3): 235

D. K. Armani, T. J. Kippenberg, S. M. Spillane, and K. J. Vahala, Nature, 2003, 421(6926): 925

E. H. Lieb, Phys. Rev. Lett., 1989, 62(10): 1201