Mn2+-doped CdSe quantum dots: New inorganic materials for spin-electronics and spin-photonics

Advanced Functional Materials

Volumn 18, Issue 24, 2008, Pages 3873-3891

  Beaulac, Rémi ^a   Archer, Paul I ^a   Ochsenbein, Stefan T ^a   Gamelin, Daniel R ^a  

^a UNIVERSITY OF WASHINGTON   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CADMIUM ALLOYS; CADMIUM COMPOUNDS; CRYSTAL GROWTH; DICHROISM; DOPING (ADDITIVES); ELECTRIC CONDUCTIVITY; MAGNETIC STORAGE; MANGANESE; MANGANESE COMPOUNDS; MATERIALS PROPERTIES; MOLECULAR BEAMS; MOLECULAR DYNAMICS; NANOCRYSTALLINE ALLOYS; NANOCRYSTALS; OPTICAL PROPERTIES; OPTICAL WAVEGUIDES; PHYSICAL CHEMISTRY; PHYSICAL PROPERTIES; POLARONS; QUANTUM ELECTRONICS; SEMICONDUCTING CADMIUM COMPOUNDS; SEMICONDUCTOR MATERIALS; SEMICONDUCTOR QUANTUM WELLS; SPIN DYNAMICS; TRANSITION METALS;

APPLIED RESEARCHES; CDSE QUANTUM DOTS; COLLOIDAL QUANTUM DOTS; COLLOIDAL SEMICONDUCTOR NANOCRYSTALS; DOPANT IONS; DOPED QUANTUM DOTS; EXCITONIC PHOTOLUMINESCENCES; INORGANIC MATERIALS; MAGNETIC CIRCULAR DICHROISMS; MAGNETIC POLARON FORMATIONS; NEW MATERIALS; QUANTUM DOTS; SYNTHESIS OF;

SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS;

EID: 57949115424     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.200801016     Document Type: Article

References (157)

1. Al. L. Efros, M. Rosen, Annu. Rev. Mater. Sci. 2000. 30, 475.
2. Y. Oka. K. Kayanuma, S. Shirotori, A. Murayama. I. Souma, Z. Chen. J. Lumin. 2002, 100, 175.
3. G. Bacher, Top. Appl. Phys. 2003, 90, 147.
4. O. Bacher, H. Schömig, M. Scheibner, A. Forchel, A. A. Maksimov, A. V. Chernenko, P. S. Dorozhkin, V. D. Kulakovskii, T. Kennedy, T. L. Reinecke, Phys. E 2005, 26, 37.
5. J. D. Bryan, D. R. Gamelin, Prog. Inorg. Chem. 2005, 54, 47.
6. H. Yang, S. Santra, P. H. Holloway, J. Nanosci. Nanotechnol. 2005, 5, 1364.
7. M. H. Ullah, C.-S. Ha, J. Nanosci. Nanotechnol. 2005, 5, 1376.
8. D. J. Norris, Al. L. Efros, S. C. Erwin, Science 2008, 579, 1776.
9. R. Beaulac, P. I. Archer, D. R. Gamelin, J. Solid State Chem. 2008, 181, 1585.
10. Y. Oka, J. Shen, K. Takabayashi, N. Takahashi, H. Mitsu, I. Souma, R. Pittini, J. Lumin. 1999, 83/84, 83.
11. A. A. Maksimov, G. Bacher, A. McDonald, V. D. Kulakovskii, A. Forchel, C. R. Becker, G. Landwehr, L. W. Molenkamp, Phys. Rev. B 2000, 62, R7767.
12. G. Bacher, H. Schömig, M. K. Welsch, S. Zaitsev, V. D. Kulakovskii, A. Forchel, S. Lee, M. Dobrowolska, J. K. Furdyna, B. König, W. Ossau, Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 524.
13. P. R. Kratzert, J. Puls, M. Rabe, F. Henneberger, Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 2814.
14. G. Bacher, A. A. Maksimov, H. Schömig, V. D. Kulakovskii, M. K. Welsch, A. Forchel, P. S. Dorozhkin, A. V. Chernenko, S. Lee, M. Dobrowolska, J. K. Furdyna, Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 127201.
15. J. Seufert, G. Bacher, M. Scheibner, A. Forchel, S. Lee, M. Dobrowolska, J. K. Furdyna, Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 027402.
16. S. Mackowski, S. Lee, J. K. Furdyna, M. Dobrowolska, G. Prechtl, W. Heiss, J. Kossut, G. Karczewski, Phys. Status Solidi B 2002, 229, 469.
17. H. Schömig, G. Bacher, A. Forchel, S. Lee, M. Dobrowolska, J. K. Furdyna, J. Supercond. 2003, 16, 379.
18. A. Hundt, J. Puls, F. Henneberger, Phys. Rev. B 2004, 69, 121309(R).
19. L. Besombes, Y. Léger, L. Maingault, D. Ferrand, H. Mariette, J. Cibert, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 207403.
20. A. V. Chernenko, P. S. Dorozhkin, V. D. Kulakovskii, A. S. Brichkin, 5. V. Ivanov, A. A. Toropov, Phys. Rev. B 2005, 72, 045302.
21. T. Schmidt, M. Scheibner, L. Worschech, A. Forchel, T. Slobodskyy, L. W. Molenkamp, J. Appl. Phys. 2006, 100, 123109.
22. C. Gould, A. Slobodskyy, D. Supp, T. Slobodskyy, P. Grabs, P. Hawrylak, F. Qu, G. Schmidt, L. W. Molenkamp, Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 017202.
23. S. Lee, M. Dobrowolska, J. K. Furdyna, J. Appl. Phys. 2006, 99, 08F702.
24. S. V. Zaitsev, H. Schömig, A. Forchel, G. Bacher, JETP Lett. 2007, 85, 323.
25. G. D. Scholes, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 1157.
26. S. Coe, W.-K. Woo, M. G. Bawendi, V. Bulovic, Nature 2002, 420, 800.
27. J. Zhao, J. A. Bardecker, A. M. Munro, M. S. Liu, Y. Niu, I.-K. Ding, J. Luo, B. Chen, A. K.-Y. Jen, D. S. Ginger, Nano Lett. 2006, 6, 463.
28. H. Huang, A. Dorn, V. Bulovic, M. G. Bawendi, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 023110.
29. A. J. Nozik, Phys. E 2002, 14, 115.
30. S. A. McDonald, G. Konstantatos, S. Zhang, P. W. Cyr, E. J. D. Klem, L. Levina, E. H. Sargent, Nat. Mater. 2005, 4,138.
31. I. Gur, N. A. Fromer, M. L. Geier, A. P. Alivisatos, Science 2005, 310, 462.
32. I. Robel, V. Subramanian, M. Kuno, P. V. Kamat, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2385.
33. D. L. Klein, R. Roth, A. K. L. Lim, A. P. Alivisatos, P. L. McEuen, Nature 1997, 389, 699.
34. C. B. Poitras, M. Lipson, H. Du, M. A. Hahn, T. D. Krauss, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 4032.
35. Y. Q. Li, D. W. Steuerman, J. Berezovsky, D. S. Seferos, G. C. Bazan, D. D. Awschalom, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 193126.
36. M. Kahl, T. Thomay, V. Kohnle, K. Beha, J. Merlein, M. Hagner, A. Halm, J. Ziegler, T. Nann, Y. Fedutik, U. Woggon, M. Artemyev, F. Pérez- Willard, A. Leitenstorfer, R. Bratschitsch, Nano Lett. 2007, 7, 2897.
37. J. Merlein, M. Kahl, A. Zuschlag, A. Sell, A. Halm, J. Boneberg, P. Leiderer, A. Leitenstorfer, R. Bratschitsch, Nat. Photonics 2008, 2, 230.
38. J. M. Caruge, J. E. Halpert, V. Wood, V. Bulovic, M. G. Bawendi, Nat. Photonics 2008, 2, 247.
39. D. V. Talapin, C. B. Murray, Science 2005, 310, 86.
40. J. J. Urban, D. V. Talapin, E. V. Shevchenko, C. R. Kagan, C. B. Murray, Nat. Mater. 2007, 6, 115.
41. G. Blasse, B. C. Grabmaier, Luminescent Materials, Springer, Berlin, 1994.
42. Y. A. Ono, Annu. Rev. Mater. Sci. 1997, 27, 283.
43. Luminescence: From Theory to Applications (Ed: C. Ronda), Wiley-VCH, Weinheim, Germany, 2008.
44. Spin Electronics (Ed: D. D. Awschalom), Kluwer Academic Publishing, Boston 2004.
45. J. K. Furdyna, J. Kossut, in Semiconductors and Semimetals, Vol. 25 (Eds: R. K. Willardson, A. C. Beer), Academic, New York 1988.
46. J. K. Furdyna, J. Appl. Phys. 1988, 64, R29.
47. K. Ando, in Solid-State Sciences: Magneto-Optics, Vol. 128, Springer, Berlin 2000, pp. 211-244.
48. Al. L. Efros, E. I. Rashba, M. Rosen, Phys. Rev. Lett. 2001, 87, 206601.
49. J. Fernández-Rossier, L. Brey, Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 117201.
50. F. Qu, P. Hawrylak, Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 217206.
51. A. O. Govorov, Phys. Rev. B 2005, 72, 075359.
52. S.-J. Cheng, Phys. Rev. B 2005, 72, 235332.
53. R. M. Abolfath, P. Hawrylak, I. Zutic, New J. Phys. 2007, 9, 353.
54. E. Yablonovitch, H. W. Jiang, H. Kosaka, H. D. Robinson, D. S. Rao, T. Szkopek, Proc. IEEE 2003, 91, 761.
55. S. Empedocles, M. Bawendi, Acc. Chem. Res. 1999, 32, 389.
56. C. B. Murray, C. R. Kagan, M. G. Bawendi, Annu. Rev. Mater. Sci. 2000, 30, 545.
57. N. S. Norberg, K. R. Kittilstved, J. E. Amonette, R. K. Kukkadapu, D. A. Schwartz, D. R. Gamelin, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9387.
58. G. L. House, H. G. Drickamer, J. Chem. Phys. 1977, 67, 3230.
59. W. Chen, G. Li, J.-O. Malm, Y. Huang, R. Wallenberg, H. Han, Z. Wang, J.-O. Bovin, J. Lumin. 2000, 91, 139.
60. D. Boulanger, R. Parrot, Z. Cherfi, Phys. Rev. B 2004, 70, 075209.
61. D. S. McClure, J. Chem. Phys. 1963, 39, 2850.
62. U. W. Pohl, H.-E. Gumlich, Phys. Rev. B 1989, 40, 1194.
63. J. Dreyhsig, J. W. Allen, J. Phys. Condens. Matter 1989, 1, 1087.
64. W. W. Yu, L. Qu, W. Guo, X. Peng, Chem. Mater. 2003, 15, 2854.
65. W. W. Yu, L. Qu, W. Guo, X. Peng, Chem. Mater. 2004, 16, 560 (Erratum).
66. H.-E. Gümlich, J. Lumin. 1981, 23, 73.
67. T. C. Brunold, H. U. Güdel, in In Inorganic Electronic Structure and Spectroscopy Vol. 1 (Eds: E. I. Solomon, A. B. P. Lever), Wiley, New York 1999, p. 259.
68. A. A. Bol, A. Meijerink, Phys. Rev. B 1998, 58, R15997.
69. A. Ishizumi, E. Jojima, A. Yamamoto, K. Kanemitsu, J. Phys. Soc. Jpn. 2008, 77, 053705.
70. R. Beaulac, P. I. Archer, J. van Rijssel, A. Meijerink, D. R. Gamelin, Nano Lett. 2008, 8, 2949.
71. D. L. Dexter, J. Chem. Phys. 1953, 21, 836.
72. T. Yao, Y. Wu, J. Korean Phys. Soc. 1997, 31, 465.
73. S. A. Crooker, T. Barrick, J. A. Hollingsworth, V. I. Klimov, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 2793.
74. R. G. Alonso, Y. R. Lee, E. Oh, A. K. Ramdas, H. Luo, N. Samarth, J. K. Furdyna, H. Pascher, Phys. Rev. B 1991, 43, 9610.
75. M. A. Hines, P. Guyot-Sionnest, J. Phys. Chem. 1996, 100, 468.
76. X. Peng, M. C. Schlamp, A. V. Kadavanich, A. P. Alivisatos, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7019.
77. R. Xie, U. Kolb, J. Li, T. Basché, A. Mews, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7480.
78. S. J. Rosenthal, J. McBride, S. J. Pennycook, L. C. Feldman, Surf. Sci. Rep. 2007, 62, 111.
79. Y. Chen, J. Vela, H. Htoon, J. L. Casson, D. J. Werder, D. A. Bussian, V. I. Klimov, J. A. Hollingsworth, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5026.
80. B. Mahler, P. Spinicelli, S. Buil, X. Quelin, J.-P. Hermier. B. Dubertret, Nat. Mater. 2008, 7, 659.
81. L. Besombes, Y. Léger, L. Maingault, H. Mariette, J. Appl. Phys. 2007, 101, 081713.
82. A. Luque, A. Martí, Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 5014.
83. A. Martí, E. Antolín, C. R. Stanley, C. D. Farmer, N. López, P. Díaz, E. Cánovas, P. G. Linares, A. Luque, Phys. Rev. Lett. 2006, 97, 247701.
84. M. Nawrocki, Y. G. Rubo, J. P. Lascaray. D. Coquillat, Phys. Rev. B 1995, 52, R2241.
85. P. I. Archer, S. A. Santangelo, D. R. Gamelin. Nano Lett. 2007, 7, 1037.
86. R. Beaulac, P. I. Archer, X. Liu, S. Lee, G. M. Salley, M. Dobrowolska, J. K. Furdyna, D. R. Gamelin, Nano Lett. 2008, 8, 1197.
87. I. A. Merkulov, D. R. Yakovlev, A. Keller, W. Ossau, J. Geurts, A. Waag, G. Landwehr, G. Karczewski, T. Wojtowicz, J. Kossut, Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 1431.
88. M. Kuno, M. Nirmal, M. G. Bawendi, A. Efros, M. Rosen, J. Chem. Phys. 1998, 108, 4242.
89. For a discussion of sign conventions, see ref. [91] and the Supporting Information of ref. [86].
90. S. Mackowski, T. A. Nguyen, H. E. Jackson, L. M. Smith, J. Kossut, G. Karczewski, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 5524.
91. S. B. Piepho, P. N. Schatz, Group Theory in Spectroscopy with Applications to Magnetic Circular Dichroism, Wiley. New York, USA 1983.
92. S. Lee, M. Dobrowolska, J. K. Furdyna, J. Cryst. Growth 2005, 275, e2301.
93. D. Magana, X. Wei, G. F. Strouse, Phys. Rev. B 2008, 77, 115337.
94. T. Flissikowski, A. Hundt, M. Lowisch, M. Rabe, F. Henneberger, Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 3172.
95. F. V. Mikulec, M. Kuno, M. Bennati, D. A. Hall, R. G. Griffin, M. G. Bawendi, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2532.
96. W. B. Jian, J. Fang, T. Ji, J. He, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 3377.
97. B. C. Guo, Q. Pang, C. L. Yang, W. K. Ge, S. H. Yang, J. N. Wang, AIP Conf. Proc. 2005, 772, 605.
98. S. C. Erwin, L. Zu, M. I. Haftel, Al. L. Efros, T. A. Kennedy, D. J. Norris, Nature 2005, 436, 91.
99. D. Magana, S. C. Perera, A. G. Harter, N. S. Dalal, G. F. Strouse, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2931.
100. W.-C. Kwak, Y.-M. Sung, T. G. Kim, W.-S. Chae, Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 173111.
101. Y.-M. Sung, W.-C. Kwak, T. G. Kim, Cryst. Growth Des. 2008, 8, 1186.
102. S. Bhattacharyya, D. Zitoun. A. Gedanken, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7624.
103. M.-H. Du, S. C. Erwin, Al. L. Efros, Nano Lett. 2008, 8, 2878
104. C. B. Murray, D. J. Norris, M. G. Bawendi, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8706.
105. X. Peng, J. Wickham, A. P. Alivisatos, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 5343.
106. G. M. Dalpian, J. R. Chelikowsky, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 226802.
107. J. Li, S.-H. Wei, S.-S. Li, J.-B. Xia, Phys. Rev. B 2008, 77, 113304.
108. M.-H. Du, S. C. Erwin, Al. L. Efros, D. J. Norris, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 179702.
109. G. M. Dalpian, J. R. Chelikowsky, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 179703.
110. P. V. Radovanovic, N. S. Norberg, K. E. McNally, D. R. Gamelin, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 15192.
111. D. A. Schwartz, N. S. Norberg, Q. P. Nguyen, J. M. Parker, D. R. Gamelin, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13205.
112. R. Viswanatha, S. Sapra, S. S. Gupta, B. Satpati, P. V. Satyam, B. N. Dev. D. D. Sarma, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 6303.
113. P. V. Radovanovic, D. R. Gamelin, Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 157202.
114. P. Lommens, P. F. Smet, C. de Mello Donegá, A. Meijerink, L. Piraux, S. Michotte, S. Mátéfi-Tempfli, D. Poelman, Z. Hens, J. Lumin. 2006, 118, 245.
115. A. S. Pereira, A. O. Ankiewicz, W. Gehlhoff, A. Hoffmann, S. Pereira, T. Trindade, M. Grundmann, M. C. Carmo, N. A. Sobolev, J. Appl. Phys. 2008, 103, 07D140.
116. X. Zhong, M. Han, Z. Dong, T. J. White, W. Knoll, . Am. Chem. Soc. 2003, 125. 8589.
117. S. A. Santangelo, E. A. Hinds, V. A. Vlaskin, P. I. Archer, D. R. Gamelin, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3973.
118. J. D. Bryan, D. A. Schwartz, D. R. Gamelin, J. Nanosci. Nanotechnol. 2005, 5, 1472.
119. N. S. Norberg, G. L. Parks, G. M. Salley, D. R. Gamelin, J. Am. Chem. Soc. 2006. 128, 13195.
120. A. Nag, S. Chakraborty, D. D. Sarma, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10605.
121. X. Peng, L. Manna, W. Yang, J. Wickham, E. Scher, A. Kadavanich, A. P. Alivisatos, Nature 2000, 404, 59.
122. Z. A. Peng, X. Peng, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3343.
123. P. S. Nair, G. D. Scholes, J. Mater. Chem. 2006, 16, 467.
124. F. Wang, R. Tang, W. E. Buhro, Nano Lett. 2008, 8, 3521
125. K.-W. Kim, J. A. Cowen, S. Dhingra, M. G. Kanatzidis, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1992, 272, 27-33.
126. P. I. Archer, S. A. Santangelo, D. R. Gamelin, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9808.
127. N. S. Norberg, D. R. Gamelin, J. Appl. Phys. 2005, 99, 08M104.
128. J. G. Brennan, T. Siegrist, P. J. Carroll, S. M. Stuczynski, L. E. Brus, M. L. Steigerwald, J. Am. Chem. Soc. 1989. 111, 4141.
129. M. A. Malik, P. O'Brien, N. Revaprasadu, J. Mater. Chem. 2001, 11, 2382.
130. S. L. Cumberland, K. M. Hanif, A. Javier, G. A. Khitrov, G. F. Strouse, S. M. Woessner, C. S. Yun, Chem. Mater. 2002, 14, 1576.
131. F. E. Osterloh, D. P. Hewitt, Chem. Commun. 2003, 1700.
132. M. W. DeGroot, H. Rösner, J. F. Corrigan, Chem.-Eur. J. 2006, 12, 1547.
133. K. M. Hanif, R. W. Meulenberg, G. F. Strouse, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11495.
134. R. W. Meulenberg, T. van Buuren, K. M. Hanif, T. M. Willey, G. F. Strouse, L. J. Terminello, Nano Lett. 2004, 4, 2277.
135. O. E. Raola, G. F. Strouse, Nano Lett. 2002, 2, 1443.
136. C. Tuinenga, J. Jasinski, T. Iwamoto, V. Chikan, ACS Nano 2008, 2, 1411.
137. K. S. Hagen, D. W. Stephan, R. H. Holm, Inorg. Chem. 1982, 21, 3928.
138. V. Autissier, R. A. Henderson, Inorg. Chem. 2008, 47, 6393.
139. J. J. Vittal, P. A. W. Dean, N. C. Payne. Can. J. Chem. 1992, 70, 792.
140. I. G. Dance, A. Choy, M. L. Scudder, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6285.
141. R. S. Title, Phys. Rev. 1963, 130, 17.
142. C. de Mello Donegá, M. Bode, A. Meijerink, Phys. Rev. B 2006, 74, 085320.
143. K. Ando, Science 2006, 312, 1883.
144. D. M. Hoffman, B. K. Meyer, A. I. Ekimov, I. A. Merkulov, Al. L. Efros, M. Rosen, G. Counio, T. Gacoin, J.-P. Boilot, Solid State Commun. 2000. 114, 547.
145. D.J. Norris, N. Yao. F. T. Charnock, T. A. Kennedy. Nano Lett. 2001, 1, 3.
146. P. V. Radovanovic, D. R. Gamelin, Proc. SPIE-Int. Soc. Opt. Eng. 2002, 4809, 51.
147. N. S. Norberg, G. M. Dalpian, J. R. Chelikowsky, D. R. Gamelin, Nano Lett. 2006, 6, 2887.
148. H. Munekata, Phys. E 2005, 29, 475.
149. D. Heiss, M. Kroutvar, J. J. Finley, G. Abstreiter, Solid State Commun. 2005, 135, 591.
150. S. Ghosh, W. H. Wang, F. M. Mendoza, R. C. Myers, X. Li, N. Samarth, A. C. Gossard, D. D. Awschalom, Nat. Mater. 2006, 5, 261.
151. R. C. Myers, K. C. Ku, X. Li, N. Samarth, D. D. Awschalom, Phys. Rev. B 2005, 72, 041302.
152. H. Yang, P. H. Holloway, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 1965.
153. Y. Yang, O. Chen, A. Angerhofer, Y. C. Cao, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12428.
154. S. Wang, B. R. Jarrett, S. M. Kauzlarich, A. Y. Louie, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3848.
155. P. V. Radovanovic, C. J. Barrelet, S. Gradecak, F. Qian, C. M. Lieber, Nano Lett. 2005, 5, 1407.
156. J. S. Kulkarni, O. Kazakova, J. D. Holmes, Appl. Phys. A 2006, 85, 277.
157. P. V. Radovanovic, K. G. Stamplecoskie, B. G. Pautler, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10980.