Кинетика люминесценции и локализация носителей в колончатых структурах типа «ядро-оболочка» с квантовыми ямами InGaN/GaN / Европейцев Е.А., Шубина Т.В., Robin Y., Давыдов В.Ю., Елисеев И.А., Торопов А.А., Кириленко Д.А., Bae S.-Y., Nitta S., Amano H., Иванов С.В.

Abstract

Колончатые структуры типа ядро-оболочка с квантовыми ямами (КЯ) InGaN/GaN излучают многополосную люминесценцию, перекрывающую весь видимый спектральный диапазон, что делает их потенциально применимыми для создания цветных дисплеев и широкополосных наноизлучателей. Мы представляем исследование оптических свойств одиночных колонок, выполненное методами спектроскопии микро-фотолюминесценции (микро-ФЛ), в том числе с временным и поляризационным разрешениями, дополненное исследованиями методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Три полосы ФЛ, наблюдаемые в ближней УФ, синей и зеленой областях, приписаны, соответственно, излучению КЯ, расположенных на боковых стенках (10- 10), верхних гранях (10-11) и верхушке (0001) колонок. При низкой температуре разрешенная по времени ФЛ имеет характерное быстрое время затухания около 0.5 нс для полуполярных и неполярных КЯ, в то время как полярные ямы проявляют как минимум втрое большее время. Компоненты медленного затухания ФЛ имеют различные характерные времена, что, помимо квантоворазмерного эффекта Штарка, объясняется локализацией носителей на флуктуациях потенциала. Подобные флуктуации потенциала могут быть связаны с обнаруженными базальными дефектами упаковки, которые пронизывают полярные и полуполярные КЯ, как показали исследования ПЭМ. Наличие пересечений КЯ дефектами упаковки согласуется с наблюдением узких линий экситонной люминесценции на кончиках колонок при низкой температуре. Увеличение мощности накачки приводит к спектральному уширению узких линий без существенного сдвига каждой отдельной линии. Проведенное исследование позволило определить ямы какой полярности отвечают за появление той или иной полосы люминесценции, а также чем контролируется ее интенсивность, временные и спектральные характеристики, что необходимо для создания унифицированных ансамблей колончатых структур.