journal article·2022

Strain-induced circular photogalvanic current in Dirac semimetal Cd 3 As 2 films epitaxied on a GaAs(111)B substrate

Gaoming Liang, Guihao Zhai, Jialin Ma, Hailong Wang, Jianhua Zhao, Xiaoguang Wu, Xinhui Zhang

Nanoscale· Volume 14· Issue 6
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Abstract

Dirac semimetal (DSM) Cd3As2 has drawn great attention for exploring the novel quantum phenomena and high-speed optoelectronic applications. The circular photogalvanic effect (CPGE) current, resulting from the optically-excited spin orientation transport, was theoretically predicted to vanish in an ideal Dirac system due to the symmetric photoexcitation about the Dirac point. Here, we reported the observation of the CPGE photocurrent in epitaxial Cd3As2 thin films grown on a GaAs(111)B substrate. The signature of the CPGE is confirmed by its sign reversal upon switching the helicity of optical radiation, as well as its dependence on the excitation incident angle and power. By comparison of the CPGE response between the films with different thicknesses, it is suggested that the observed CPGE results from the reduced structure symmetry and substantially modified electronic band structure of the Cd3As2 thin film that undergoes large epitaxial strain. Our experimental findings provide a valuable reference for the band engineering and exotic helicity-dependent photocurrent phenomena in DSMs towards their potential opto-spintronic device applications.
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Research context

OpenAlex topics: Topological Materials and Phenomena · Quantum and electron transport phenomena · Graphene research and applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100083, P. R. China

Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, P. R. China

Funding

National Natural Science Foundation of China · Chinese Academy of Sciences

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