Dynamics of exciton–polariton emission in CuI
Source abstract
Abstract
We report on temperature-dependent (10 K – 250 K) spectral and dynamical properties of free exciton–polariton and bound exciton emission in copper iodide (CuI) bulk single crystals analyzed by means of time-resolved photoluminescence spectroscopy. The characteristic line shape of the polariton emission at low temperatures is interpreted in terms of the “k-linear term effect” on the degenerate Z1,2 excitons in CuI. For free exciton–polaritons, an increase in the decay time with increasing temperature up to 360 ps at 160 K is observed. For bound exciton emission, decay times between 180 ps and 380 ps are observed at low temperatures, revealing the expected EB3/2 dependence of radiative lifetime on the localization energy. Based on the observed rise times of bound excitons at low temperatures, a defect density of shallow acceptors of 1 × 1017 cm−3 was estimated, in agreement with measured room temperature free hole density.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Strong Light-Matter Interactions · Semiconductor Quantum Structures and Devices · Chalcogenide Semiconductor Thin Films
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Felix-Bloch-Institut für Festkörperphysik, Universität Leipzig 1 , Linnéstr. 5, 04103 Leipzig, Germany
Institut für Anorganische Chemie, Universität Leipzig 2 , Johannisallee 29, 04103 Leipzig, Germany
Funding
Deutsche Forschungsgemeinschaft
References (83)
Show source-provided references
1. Phys. Status Solidi A · 2013 · 210 · 167110.1002/pssa.201329349 ↗
2. Phys. Lett. A · 1984 · 101 · 5510.1016/0375-9601(84)90092-6 ↗
3. Cryst. Growth Des. · 2010 · 10 · 205710.1021/cg100270d ↗
4. Nat. Commun. · 2017 · 8 · 1607610.1038/ncomms16076 ↗
5. J. Phys. Chem. C · 2008 · 112 · 1158610.1021/jp802387t ↗
6. Appl. Phys. Lett. · 2013 · 102 · 09210910.1063/1.4794532 ↗
7. Sci. Rep. · 2016 · 6 · 2193710.1038/srep21937 ↗
8. ACS Appl. Mater. Interfaces · 2020 · 12 · 603710.1021/acsami.9b18507 ↗
9. Adv. Mater. · 2018 · 30 · 180237910.1002/adma.201802379 ↗
10. ACS Appl. Electron. Mater. · 2019 · 1 · 102910.1021/acsaelm.9b00177 ↗
11. Nat. Commun. · 2020 · 11 · 430910.1038/s41467-020-18006-6 ↗
12. J. Am. Chem. Soc. · 2014 · 136 · 75810.1021/ja411014k ↗
13. Nano Res. · 2011 · 4 · 97910.1007/s12274-011-0154-5 ↗
14. Nano Lett. · 2012 · 12 · 414610.1021/nl301709x ↗
15. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A · 2002 · 486 · 21410.1016/s0168-9002(02)00705-2 ↗
16. Appl. Phys. Lett. · 2017 · 111 · 03110510.1063/1.4990524 ↗
17. Phys. Rev. B · 1980 · 22 · 493110.1103/physrevb.22.4931 ↗
18. J. Cryst. Growth · 2017 · 471 · 2110.1016/j.jcrysgro.2017.04.033 ↗
19. Chem. Mater. · 2019 · 31 · 787710.1021/acs.chemmater.9b01834 ↗
20. Appl. Phys. Lett. · 2020 · 116 · 19210510.1063/5.0007389 ↗
21. APL Mater. · 2020 · 8 · 09111510.1063/5.0021781 ↗
22. APL Mater. · 2021 · 9 · 05110110.1063/5.0047723 ↗
23. Phys. Rev. · 1963 · 129 · 6910.1103/physrev.129.69 ↗
24. Appl. Phys. Lett. · 2018 · 113 · 17210210.1063/1.5051963 ↗
25. J. Phys.: Condens. Matter · 2021 · 33 · 20570110.1088/1361-648x/abf19b ↗
26. J. Lumin. · 1984 · 29 · 21510.1016/s0022-2313(84)90088-7 ↗
27. J. Phys. Soc. Jpn. · 1968 · 24 · 31410.1143/jpsj.24.314 ↗
28. J. Lumin. · 1976 · 12-13 · 10910.1016/0022-2313(76)90070-3 ↗
29. J. Mater. Chem. C · 2014 · 2 · 659210.1039/c4tc00955j ↗
30. 2007
31. 2012
32. Angew. Chem. · 1965 · 77 · 86010.1002/ange.19650771908 ↗
33. CrystEngComm · 2013 · 15 · 293410.1039/c3ce27094g ↗
34. Inorg. Chim. Acta · 1990 · 169 · 10910.1016/s0020-1693(00)82043-5 ↗
35. Cryst. Growth Des. · 2009 · 9 · 382510.1021/cg900775a ↗
36. Cryst. Res. Technol. · 2010 · 45 · 36510.1002/crat.200900471 ↗
37. Cryst. Res. Technol. · 2012 · 47 · 70710.1002/crat.201100621 ↗
38. RSC Adv. · 2015 · 5 · 7151410.1039/c5ra11741k ↗
39. Rev. Sci. Instrum. · 2008 · 79 · 10F54510.1063/1.2972022 ↗
40. Phys. Rev. B · 2005 · 72 · 04521010.1103/PhysRevB.72.045210 ↗
41. J. Appl. Phys. · 2002 · 92 · 351110.1063/1.1502205 ↗
42. J. Phys. Soc. Jpn. · 1952 · 7 · 1910.1143/jpsj.7.19 ↗
43. J. Phys.: Condens. Matter · 1995 · 7 · 579310.1088/0953-8984/7/29/007 ↗
44. New J. Phys. · 2009 · 11 · 07304410.1088/1367-2630/11/7/073044 ↗
45. Phys. Rev. B · 2002 · 65 · 12511010.1103/PhysRevB.65.125110 ↗
46. Phys. Rev. B · 1987 · 35 · 828110.1103/PhysRevB.35.8281 ↗
47. Phys. Status Solidi B · 1977 · 81 · 910.1002/pssb.2220810102 ↗
48. Phys. Rev. B · 1976 · 13 · 94310.1103/physrevb.13.943 ↗
49. Phys. Status Solidi B · 1974 · 66 · 25510.1002/pssb.2220660128 ↗
50. Phys. Rev. B · 2001 · 63 · 23320310.1103/physrevb.63.233203 ↗
51. Philos. Mag. · 1959 · 4 · 110.1080/14786435908238225 ↗
52. Appl. Phys. A · 2007 · 88 · 13510.1007/s00339-007-3966-0 ↗
53. Appl. Phys. Lett. · 1998 · 70 · 337710.1063/1.119176 ↗
54. 2012
55. Cryst. Growth Des. · 2018 · 18 · 674810.1021/acs.cgd.8b01024 ↗
56. Phys. Rev. Lett. · 1960 · 4 · 36110.1103/physrevlett.4.361 ↗
57. Solid State Commun. · 1973 · 13 · 38910.1016/0038-1098(73)90615-7 ↗
58. Phys. Rev. B · 2002 · 66 · 24520210.1103/physrevb.66.245202 ↗
59. 1997
60. Phys. Rev. B · 1984 · 30 · 197910.1103/physrevb.30.1979 ↗
61. Appl. Phys. Lett. · 1998 · 58 · 292410.1063/1.104723 ↗
62. Phys. Rev. · 1951 · 82 · 90010.1103/physrev.82.900 ↗
63. Phys. Solid State · 1999 · 41 · 90510.1134/1.1130901 ↗
64. Genzel · 1967 · 15710.1007/978-3-642-46074-6 ↗
65. Phys. Rev. · 1941 · 59 · 67310.1103/physrev.59.673 ↗
66. J. Appl. Phys. · 2011 · 110 · 05490710.1063/1.3633220 ↗
67. Nat. Mater. · 2002 · 1 · 21710.1038/nmat767 ↗
68. Phys. Rev. B · 2002 · 65 · 23531210.1103/PhysRevB.65.235312 ↗
69. Phys. Rev. B · 1996 · 53 · 1583410.1103/physrevb.53.15834 ↗
70. Phys. Rev. B · 1975 · 11 · 307110.1103/physrevb.11.3071 ↗
71. Phys. Rev. B · 2016 · 93 · 08120410.1103/PhysRevB.93.081204 ↗
72. J. Appl. Phys. · 2009 · 105 · 01311310.1063/1.3062742 ↗
73. Phys. Rev. B · 1983 · 28 · 616510.1103/physrevb.28.6165 ↗
74. Phys. Rev. B · 1985 · 31 · 664310.1103/physrevb.31.6643 ↗
75. Phys. Status Solidi C · 2006 · 3 · 98010.1002/pssc.200564644 ↗
76. Phys. Rev. B · 2011 · 84 · 16521310.1103/physrevb.84.165213 ↗
77. Phys. Rev. · 1952 · 87 · 83510.1103/physrev.87.835 ↗
78. J. Phys. C: Solid State Phys. · 1986 · 19 · 423710.1088/0022-3719/19/22/011 ↗
79. Phys. Rev. B · 1970 · 1 · 162810.1103/physrevb.1.1628 ↗
80. Phys. Rev. B · 1983 · 28 · 588710.1103/physrevb.28.5887 ↗
81. Sov. Phys. - Solid State · 1962 · 4 · 759
82. Phys. Rev. B · 1971 · 4 · 192610.1103/physrevb.4.1926 ↗
83. Phys. Rev. Lett. · 1987 · 59 · 233710.1103/physrevlett.59.2337 ↗