Abstract

Degenerate four-wave mixing signals excited by femtosecond laser pulses were measured in LaCuOCh (Ch=S and Se) at 4 K. The signals for LaCuOS exhibit a beat structure with a period of 480 fs just at the exciton peak energy, indicating that the lowest exciton states are split by 9 meV, but no beat structure was observed in LaCuOSe, regardless of the laser’s energy. The spin–orbit interaction of the Ch ion accompanied by the hybridization of Cu 3d orbitals causes splitting of the exciton levels. Furthermore, the contribution of Ch p orbitals in the valence band maximum is larger in LaCuOSe owing to increased covalency in the Cu—Ch bond when S is replaced with Se.

© 2004 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. K. Ueda, S. Inoue, S. Hirose, H. Kawazoe, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 77, 2701 (2000).
    [CrossRef]
  2. K. Ueda, S. Inoue, H. Hosono, N. Sarukura, and M. Hirano, Appl. Phys. Lett. 78, 2333 (2001).
    [CrossRef]
  3. M. Palazzi, C. R. Acad. Sci. 292, 789 (1981).
  4. W. J. Zhu, Y. Z. Huang, C. Dong, and Z. X. Zhao, Mater. Res. Bull. 29, 143 (1994).
    [CrossRef]
  5. S. Inoue, K. Ueda, H. Hosono, and N. Hamada, Phys. Rev. B 64, 245211 (2001).
    [CrossRef]
  6. H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 82, 1048 (2003).
    [CrossRef]
  7. K. Ueda, H. Hiramatsu, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Phys. Rev. B 69, 155305 (2004).
    [CrossRef]
  8. H. Kamioka, H. Hiramatsu, H. Ohta, K. Ueda, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 84, 879 (2004).
    [CrossRef]
  9. K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
    [CrossRef]
  10. V. G. Lyssenko, J. Erland, I. Balslev, K.-H. Pantke, B. S. Razbirin, and J. M. Hvam, Phys. Rev. B 48, 5720 (1993).
    [CrossRef]
  11. H. Ohta, K. Nomura, M. Orita, M. Hirano, K. Ueda, T. Suzuki, Y. Ikuhara, and H. Hosono, Adv. Funct. Mater. 13, 139 (2003).
    [CrossRef]
  12. H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 81, 598 (2002).
    [CrossRef]
  13. P. Blaha, K. Schwarz, G. K. H. Madsen, D. Kvasnicka, and J. Luitz, “WIEN2k,” an augmented plane wave plus local orbitals program for calculating crystal properties (Karlheinz Schwarz, Technical University of Wien, Vienna, Austria, 2001), http://www.wien2k.at .
  14. G. G. Wepfer, T. C. Collins, and N. Euwema, Phys. Rev. B 4, 1296 (1971).
    [CrossRef]
  15. F. L. Pedrotti and D. C. Reynolds, Phys. Rev. 127, 1584 (1962).
    [CrossRef]

2004 (2)

K. Ueda, H. Hiramatsu, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Phys. Rev. B 69, 155305 (2004).
[CrossRef]

H. Kamioka, H. Hiramatsu, H. Ohta, K. Ueda, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 84, 879 (2004).
[CrossRef]

2003 (2)

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 82, 1048 (2003).
[CrossRef]

H. Ohta, K. Nomura, M. Orita, M. Hirano, K. Ueda, T. Suzuki, Y. Ikuhara, and H. Hosono, Adv. Funct. Mater. 13, 139 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 81, 598 (2002).
[CrossRef]

2001 (2)

S. Inoue, K. Ueda, H. Hosono, and N. Hamada, Phys. Rev. B 64, 245211 (2001).
[CrossRef]

K. Ueda, S. Inoue, H. Hosono, N. Sarukura, and M. Hirano, Appl. Phys. Lett. 78, 2333 (2001).
[CrossRef]

2000 (1)

K. Ueda, S. Inoue, S. Hirose, H. Kawazoe, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 77, 2701 (2000).
[CrossRef]

1994 (1)

W. J. Zhu, Y. Z. Huang, C. Dong, and Z. X. Zhao, Mater. Res. Bull. 29, 143 (1994).
[CrossRef]

1993 (1)

V. G. Lyssenko, J. Erland, I. Balslev, K.-H. Pantke, B. S. Razbirin, and J. M. Hvam, Phys. Rev. B 48, 5720 (1993).
[CrossRef]

1991 (1)

K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
[CrossRef]

1981 (1)

M. Palazzi, C. R. Acad. Sci. 292, 789 (1981).

1971 (1)

G. G. Wepfer, T. C. Collins, and N. Euwema, Phys. Rev. B 4, 1296 (1971).
[CrossRef]

1962 (1)

F. L. Pedrotti and D. C. Reynolds, Phys. Rev. 127, 1584 (1962).
[CrossRef]

Balslev, I.

V. G. Lyssenko, J. Erland, I. Balslev, K.-H. Pantke, B. S. Razbirin, and J. M. Hvam, Phys. Rev. B 48, 5720 (1993).
[CrossRef]

Collins, T. C.

G. G. Wepfer, T. C. Collins, and N. Euwema, Phys. Rev. B 4, 1296 (1971).
[CrossRef]

Damen, T. C.

K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
[CrossRef]

Dong, C.

W. J. Zhu, Y. Z. Huang, C. Dong, and Z. X. Zhao, Mater. Res. Bull. 29, 143 (1994).
[CrossRef]

Erland, J.

V. G. Lyssenko, J. Erland, I. Balslev, K.-H. Pantke, B. S. Razbirin, and J. M. Hvam, Phys. Rev. B 48, 5720 (1993).
[CrossRef]

Euwema, N.

G. G. Wepfer, T. C. Collins, and N. Euwema, Phys. Rev. B 4, 1296 (1971).
[CrossRef]

Ganser, P.

K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
[CrossRef]

Göbel, E. O.

K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
[CrossRef]

Hamada, N.

S. Inoue, K. Ueda, H. Hosono, and N. Hamada, Phys. Rev. B 64, 245211 (2001).
[CrossRef]

Hiramatsu, H.

H. Kamioka, H. Hiramatsu, H. Ohta, K. Ueda, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 84, 879 (2004).
[CrossRef]

K. Ueda, H. Hiramatsu, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Phys. Rev. B 69, 155305 (2004).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 82, 1048 (2003).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 81, 598 (2002).
[CrossRef]

Hirano, M.

H. Kamioka, H. Hiramatsu, H. Ohta, K. Ueda, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 84, 879 (2004).
[CrossRef]

K. Ueda, H. Hiramatsu, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Phys. Rev. B 69, 155305 (2004).
[CrossRef]

H. Ohta, K. Nomura, M. Orita, M. Hirano, K. Ueda, T. Suzuki, Y. Ikuhara, and H. Hosono, Adv. Funct. Mater. 13, 139 (2003).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 82, 1048 (2003).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 81, 598 (2002).
[CrossRef]

K. Ueda, S. Inoue, H. Hosono, N. Sarukura, and M. Hirano, Appl. Phys. Lett. 78, 2333 (2001).
[CrossRef]

Hirose, S.

K. Ueda, S. Inoue, S. Hirose, H. Kawazoe, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 77, 2701 (2000).
[CrossRef]

Hosono, H.

H. Kamioka, H. Hiramatsu, H. Ohta, K. Ueda, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 84, 879 (2004).
[CrossRef]

K. Ueda, H. Hiramatsu, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Phys. Rev. B 69, 155305 (2004).
[CrossRef]

H. Ohta, K. Nomura, M. Orita, M. Hirano, K. Ueda, T. Suzuki, Y. Ikuhara, and H. Hosono, Adv. Funct. Mater. 13, 139 (2003).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 82, 1048 (2003).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 81, 598 (2002).
[CrossRef]

K. Ueda, S. Inoue, H. Hosono, N. Sarukura, and M. Hirano, Appl. Phys. Lett. 78, 2333 (2001).
[CrossRef]

S. Inoue, K. Ueda, H. Hosono, and N. Hamada, Phys. Rev. B 64, 245211 (2001).
[CrossRef]

K. Ueda, S. Inoue, S. Hirose, H. Kawazoe, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 77, 2701 (2000).
[CrossRef]

Huang, Y. Z.

W. J. Zhu, Y. Z. Huang, C. Dong, and Z. X. Zhao, Mater. Res. Bull. 29, 143 (1994).
[CrossRef]

Hvam, J. M.

V. G. Lyssenko, J. Erland, I. Balslev, K.-H. Pantke, B. S. Razbirin, and J. M. Hvam, Phys. Rev. B 48, 5720 (1993).
[CrossRef]

Ikuhara, Y.

H. Ohta, K. Nomura, M. Orita, M. Hirano, K. Ueda, T. Suzuki, Y. Ikuhara, and H. Hosono, Adv. Funct. Mater. 13, 139 (2003).
[CrossRef]

Inoue, S.

K. Ueda, S. Inoue, H. Hosono, N. Sarukura, and M. Hirano, Appl. Phys. Lett. 78, 2333 (2001).
[CrossRef]

S. Inoue, K. Ueda, H. Hosono, and N. Hamada, Phys. Rev. B 64, 245211 (2001).
[CrossRef]

K. Ueda, S. Inoue, S. Hirose, H. Kawazoe, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 77, 2701 (2000).
[CrossRef]

Kamioka, H.

H. Kamioka, H. Hiramatsu, H. Ohta, K. Ueda, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 84, 879 (2004).
[CrossRef]

Kamiya, T.

H. Kamioka, H. Hiramatsu, H. Ohta, K. Ueda, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 84, 879 (2004).
[CrossRef]

K. Ueda, H. Hiramatsu, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Phys. Rev. B 69, 155305 (2004).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 82, 1048 (2003).
[CrossRef]

Kawazoe, H.

K. Ueda, S. Inoue, S. Hirose, H. Kawazoe, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 77, 2701 (2000).
[CrossRef]

Köhler, K.

K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
[CrossRef]

Leo, K.

K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
[CrossRef]

Lyssenko, V. G.

V. G. Lyssenko, J. Erland, I. Balslev, K.-H. Pantke, B. S. Razbirin, and J. M. Hvam, Phys. Rev. B 48, 5720 (1993).
[CrossRef]

Müller, J. F.

K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
[CrossRef]

Nomura, K.

H. Ohta, K. Nomura, M. Orita, M. Hirano, K. Ueda, T. Suzuki, Y. Ikuhara, and H. Hosono, Adv. Funct. Mater. 13, 139 (2003).
[CrossRef]

Ohta, H.

K. Ueda, H. Hiramatsu, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Phys. Rev. B 69, 155305 (2004).
[CrossRef]

H. Kamioka, H. Hiramatsu, H. Ohta, K. Ueda, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 84, 879 (2004).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 82, 1048 (2003).
[CrossRef]

H. Ohta, K. Nomura, M. Orita, M. Hirano, K. Ueda, T. Suzuki, Y. Ikuhara, and H. Hosono, Adv. Funct. Mater. 13, 139 (2003).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 81, 598 (2002).
[CrossRef]

Orita, M.

H. Ohta, K. Nomura, M. Orita, M. Hirano, K. Ueda, T. Suzuki, Y. Ikuhara, and H. Hosono, Adv. Funct. Mater. 13, 139 (2003).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 81, 598 (2002).
[CrossRef]

Palazzi, M.

M. Palazzi, C. R. Acad. Sci. 292, 789 (1981).

Pantke, K.-H.

V. G. Lyssenko, J. Erland, I. Balslev, K.-H. Pantke, B. S. Razbirin, and J. M. Hvam, Phys. Rev. B 48, 5720 (1993).
[CrossRef]

Pedrotti, F. L.

F. L. Pedrotti and D. C. Reynolds, Phys. Rev. 127, 1584 (1962).
[CrossRef]

Razbirin, B. S.

V. G. Lyssenko, J. Erland, I. Balslev, K.-H. Pantke, B. S. Razbirin, and J. M. Hvam, Phys. Rev. B 48, 5720 (1993).
[CrossRef]

Reynolds, D. C.

F. L. Pedrotti and D. C. Reynolds, Phys. Rev. 127, 1584 (1962).
[CrossRef]

Sarukura, N.

K. Ueda, S. Inoue, H. Hosono, N. Sarukura, and M. Hirano, Appl. Phys. Lett. 78, 2333 (2001).
[CrossRef]

Schäfer, W.

K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
[CrossRef]

Schmitt-Rink, S.

K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
[CrossRef]

Shah, J.

K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
[CrossRef]

Suzuki, T.

H. Ohta, K. Nomura, M. Orita, M. Hirano, K. Ueda, T. Suzuki, Y. Ikuhara, and H. Hosono, Adv. Funct. Mater. 13, 139 (2003).
[CrossRef]

Ueda, K.

K. Ueda, H. Hiramatsu, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Phys. Rev. B 69, 155305 (2004).
[CrossRef]

H. Kamioka, H. Hiramatsu, H. Ohta, K. Ueda, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 84, 879 (2004).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 82, 1048 (2003).
[CrossRef]

H. Ohta, K. Nomura, M. Orita, M. Hirano, K. Ueda, T. Suzuki, Y. Ikuhara, and H. Hosono, Adv. Funct. Mater. 13, 139 (2003).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 81, 598 (2002).
[CrossRef]

K. Ueda, S. Inoue, H. Hosono, N. Sarukura, and M. Hirano, Appl. Phys. Lett. 78, 2333 (2001).
[CrossRef]

S. Inoue, K. Ueda, H. Hosono, and N. Hamada, Phys. Rev. B 64, 245211 (2001).
[CrossRef]

K. Ueda, S. Inoue, S. Hirose, H. Kawazoe, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 77, 2701 (2000).
[CrossRef]

Wepfer, G. G.

G. G. Wepfer, T. C. Collins, and N. Euwema, Phys. Rev. B 4, 1296 (1971).
[CrossRef]

Zhao, Z. X.

W. J. Zhu, Y. Z. Huang, C. Dong, and Z. X. Zhao, Mater. Res. Bull. 29, 143 (1994).
[CrossRef]

Zhu, W. J.

W. J. Zhu, Y. Z. Huang, C. Dong, and Z. X. Zhao, Mater. Res. Bull. 29, 143 (1994).
[CrossRef]

Adv. Funct. Mater. (1)

H. Ohta, K. Nomura, M. Orita, M. Hirano, K. Ueda, T. Suzuki, Y. Ikuhara, and H. Hosono, Adv. Funct. Mater. 13, 139 (2003).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (5)

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Orita, M. Hirano, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 81, 598 (2002).
[CrossRef]

K. Ueda, S. Inoue, S. Hirose, H. Kawazoe, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 77, 2701 (2000).
[CrossRef]

K. Ueda, S. Inoue, H. Hosono, N. Sarukura, and M. Hirano, Appl. Phys. Lett. 78, 2333 (2001).
[CrossRef]

H. Hiramatsu, K. Ueda, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 82, 1048 (2003).
[CrossRef]

H. Kamioka, H. Hiramatsu, H. Ohta, K. Ueda, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Appl. Phys. Lett. 84, 879 (2004).
[CrossRef]

C. R. Acad. Sci. (1)

M. Palazzi, C. R. Acad. Sci. 292, 789 (1981).

Mater. Res. Bull. (1)

W. J. Zhu, Y. Z. Huang, C. Dong, and Z. X. Zhao, Mater. Res. Bull. 29, 143 (1994).
[CrossRef]

Phys. Rev. (1)

F. L. Pedrotti and D. C. Reynolds, Phys. Rev. 127, 1584 (1962).
[CrossRef]

Phys. Rev. B (5)

G. G. Wepfer, T. C. Collins, and N. Euwema, Phys. Rev. B 4, 1296 (1971).
[CrossRef]

S. Inoue, K. Ueda, H. Hosono, and N. Hamada, Phys. Rev. B 64, 245211 (2001).
[CrossRef]

K. Leo, E. O. Göbel, T. C. Damen, J. Shah, S. Schmitt-Rink, W. Schäfer, J. F. Müller, K. Köhler, and P. Ganser, Phys. Rev. B 44, 5726 (1991).
[CrossRef]

V. G. Lyssenko, J. Erland, I. Balslev, K.-H. Pantke, B. S. Razbirin, and J. M. Hvam, Phys. Rev. B 48, 5720 (1993).
[CrossRef]

K. Ueda, H. Hiramatsu, H. Ohta, M. Hirano, T. Kamiya, and H. Hosono, Phys. Rev. B 69, 155305 (2004).
[CrossRef]

Other (1)

P. Blaha, K. Schwarz, G. K. H. Madsen, D. Kvasnicka, and J. Luitz, “WIEN2k,” an augmented plane wave plus local orbitals program for calculating crystal properties (Karlheinz Schwarz, Technical University of Wien, Vienna, Austria, 2001), http://www.wien2k.at .

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Absorption and PL spectra of LaCuOS and LaCuOSe.

Fig. 2
Fig. 2

DFWM signals in LaCuOS. (a) DFWM traces for LaCuOS as a function of delay time at six excitation energies. (b) Intensities of DFWM signals at t=0 (dashed curve) along with the absorption bands of the excitons (solid curve); ΔE, energy splitting of the exciton band.

Fig. 3
Fig. 3

DFWM signals in LaCuOSe. (a), (b) Time traces for LaCuOSe as a function of delay time about the two adjoining excitons at 2.96- and 3.08-eV excitation energies, respectively. (c) Intensities of DFWM signals at t=0 (dashed curve), along with the absorption bands of the excitons (solid curve).

Tables (1)

Tables Icon

Table 1 Calculated and Experimental Values of SO Splitting ΔE in LaCuOCh, Ch, CdCh, and ZnCh

Metrics