$m$ 面 InGaN/GaN 量子阱的结构、电子与光学性质：来自实验与原子级理论的见解
介观与纳米尺度物理
2016-01-20 v2
摘要
在本文中，我们呈现了对通过金属有机气相外延（metal organic vapor phase epitaxy）生长的 -面 (In,Ga)N/GaN 量子阱结构的结构、电子和光学性质的详细分析。该样品已通过 X 射线衍射（x-ray diffraction）、扫描透射电子显微镜（scanning transmission electron microscopy）和 3D 原子探针层析（3D atom probe tomography）进行了结构表征。样品的光学性质通过光致发光（PL）、时间分辨 PL 光谱和偏振 PL 激发光谱进行了研究。PL 谱由一条非常宽且具有高度光学线性偏振的 PL 谱线组成。为了理解光学性质，我们进行了原子级紧束缚（tight-binding）计算，并且基于我们最初的原子探针层析数据，该模型包含了由随机合金涨落引起的应变和内置电场变化的影响。此外，我们在计算中包含了库仑效应。我们的微观理论描述揭示了由于随机合金涨落导致的强空穴波函数局域化效应，造成基态能量及其相应跃迁能量的强烈变化。这与实验观测到的宽 PL 峰一致。此外，当在计算中纳入库仑贡献时，我们发现强的激子局域化效应，这解释了 PL 衰减瞬态的形式。另外，理论结果证实了实验观测到的高度光学线性偏振。总体而言，理论数据与实验结果非常吻合，突出了微观合金结构对这些系统的光电性质的有力影响。
引用
@article{arxiv.1509.07099,
title = {Structural, electronic, and optical properties of $m$-plane InGaN/GaN quantum wells: Insights from experiment and atomistic theory},
author = {S. Schulz and D. P. Tanner and E. P. O'Reilly and M. A. Caro and T. L. Martin and P. A. J. Bagot and M. P. Moody and F. Tang and J. T. Griffiths and F. Oehler and M. J. Kappers and R. A. Oliver and C. J. Humphreys and D. Sutherland and M. J. Davies and P. Dawson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.07099},
year = {2016}
}
备注
13 pages, 12 figures