Atypical Excitonic Zeeman Splitting Pattern in Magnetically Doped In<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Nanocrystals: Competition between Native Defects and Dopants
Notice bibliographique
Résumé
Spin exchange interactions between transition metal dopants and electronic band charge carriers are responsible for spin polarization in diluted magnetic semiconductor (DMS) nanocrystals and their application in spintronics. Semiconducting metal oxides, such as In 2 O 3, are promising host lattices for DMS oxides (DMSOs) owing to the high density and mobility of free charge carriers and their transparency and stability. While excitonic Zeeman splitting due to dopant-related spin exchange is much stronger than intrinsic Zeeman splitting in II–VI DMS nanocrystals, the relationship between dopant-induced and intrinsic Zeeman effects in DMSOs is poorly understood. Using a composition-based series of Co 2+ -doped In 2 O 3 nanocrystals and employing magnetic circular dichroism spectroscopy, we show that the excitonic Zeeman splitting induced by singly charged oxygen vacancies and Co 2+ dopant ions has the opposite polarity but comparable magnitude, resulting in anomalous dependence of the exciton polarization on the Co 2+ doping concentration. Furthermore, the exchange coupling between the excitonic states and Co 2+ is strongly dependent on the NC volume for sizes approaching the quantum confinement regime but largely independent of the radial position of the dopants for larger NCs due to the spatially homogeneous wave function of the exciton. The results of this work provide new insights into the origin of excitonic Zeeman splitting in DMSO nanocrystals, enabling their application in spintronics and quantum information technologies.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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