在一个AlN纳米柱内部的GaN单层中的单刺激子光发光

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
• 光电学是指光电子产品.

背景情况:

• 化/化 (GaN/AlN) 与单层 (ML) 量子井 (QW) 的异构结构对UVC发光器件是有前途的,因为它们具有稳定的刺激子和高室温辐射产量.
• 在这些原子薄的QW中,厚度波动引起的不均的扩大掩盖了固有的激电子特性,阻碍了设备的性能.
• 减少这种扩展对于实现GaN/AlN QWs在UVC应用中的全部潜力至关重要.

研究的目的:

• 为了减少GaN/AlN单个QW异构结构中的不均扩展.
• 调查受限GaN/AlN QWs中的激子局部化和动态的性质.
• 为了澄清激子状态在不同温度下的发光中的作用.

主要方法:

• 制造圆柱形的GaN/AlN单个QW纳米柱 (50-5000nm直径) 使用分子束表达,光刻法,湿蚀和反应性离子蚀刻.
• 在纳米柱内的超小QW区域上进行光发光度测量.
• 温度依赖的发光动力学分析.

主要成果:

• 观察到狭窄的兴奋子线,局部在1毫升平均QW内归因于2-3毫升高的GaN集群的潜在波动上.
• 发光动力学由局部刺激子状态的数量控制,这些状态随温度而变化.
• 在低温下,旋转禁止的暗刺激子 (~40 ns寿命) 占主导地位,而在T>120 K,更快的重组明亮刺激子成为主导地位.

结论:

• 圆柱状的纳米柱有效地限制了GaN/AlN QWs,减少了同质扩展,并允许观察局部刺激子.
• 兴奋子局部化源于纳米级的GaN集群,为排放性质的结构起源提供了洞察力.
• 了解黑暗和明亮激子之间的温度依赖相互作用是优化GaN/AlN UVC发射器的关键.