Dynamic control of the optical emission from GaN/InGaN nanowire quantum dots by surface acoustic waves
利用声表面波（SAW）动态控制GAN纳米线中InGaN量子点的光发射。激子和双激子线的发射能量在~330 MHz下调制在1.5 meV范围内。激子和双激子光谱调制的一个小的，但系统的差异揭示了SAW振幅的双激子结合能的线性变化。目前的结果是相关的动态控制的个人单光子发射器的氮化物半导体的基础上。
2017-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Polarized emission lines from A- and B-type excitonic complexes in single InGaN/GaN quantum dots
报道了单个InGaN/GAN量子点的阴极发光测量结果。复杂的光谱与多达五个发射线每个量子点观察。这些线沿着正交晶体方向[1 1 - 2 0]和[-1 1 0 0]偏振。实际的八带k.p电子结构计算表明，谱线的极化可以用A或B价带形成的空穴态的激子复合来解释.
2007-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Surface optical phonon modes in ternary aligned crystalline InGaN-GaN multi-quantum well nanopillar arrays
研究了聚焦离子束刻蚀的多量子阱InGaN-GaN纳米柱的光学特性。具有30至95 nm的直径和高纵横比的结晶MQW纳米柱显示出每单位活性面积的发射强度的最大三倍增强。一个台湾的发光等高线图绘制与纳米柱结构，以证明在本研究中所采用的技术的网站控制。拉曼散射研究被用来表征新创建的表面。GAN和InGaN纳米结构中的未知峰被确定为表面光学（SO）声子模式与适当的分配波矢量使用多个激发，和SO模式的三元相首次报道。
2009-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Emission of Linearly Polarized Single Photons from Quantum Dots Contained in Nonpolar, Semipolar, and Polar Sections of Pencil-Like InGaN/GaN Nanowires
同质外延生长的GAN纳米线的一种类似于橄榄枝的形态被利用用于制造薄的共形intragrawire InGaN纳米壳，其在非极性、半极性和极性晶体区域中托管量子点。所有三种量子点类型都表现出具有窄发射线宽和高度线性光学偏振的单光子发射。主晶体区域强烈影响单光子波长和发射寿命，对于非极性和半极性量子点达到亚纳秒时间尺度。局域化网站的InGaN潜在的景观，最有可能引起铟波动的InGaN纳米壳层，被确定为单光子发射的驱动机制。在此报道的类纳米晶InGaN纳米壳是第一个能够承载所有三种类型的单光子源的单一纳米结构，因此，是集成到未来光子电路中的可调谐量子光器件的有前途的构建块。
2017-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the "Green Gap" problem: The role of random alloy fluctuations in InGaN/GaN light emitting diodes
基于III族氮化物InGaN/GAN量子阱的白光发光二极管目前为固态照明应用提供最高的整体效率。尽管当前磷光体转换的白光LED具有高的电-光转换效率，但是最近已经指出，固态照明的全部潜力可以仅通过颜色混合方法而不采用基于磷光体的波长转换来开发。这种方法需要不同颜色的直接发射LED，特别是在可见光谱上的绿色/黄色范围内。然而，这一范围受到系统性效率下降的影响，被称为“绿色差距”，其物理根源迄今尚未完全了解。在这项工作中，我们通过原子模拟表明，在c-平面InGaN/GAN基发光二极管中的“绿色间隙”的一致部分可以归因于随着铟含量的增加而降低的辐射复合系数，这是由于自然存在于任何InGaN合金中的铟浓度的随机波动。
2015-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Interrelation of structural and electronic properties of InGaN/GaN quantum dots using an eight-band k.p model
提出了一个用于计算纤锌矿半导体量子点（QD）电子结构的八带k.p模型，并将其应用于由InGaN层中组分涨落形成的铟氮化镓（InGaN）QD。八带k.p模型考虑了应变效应、压电和热释电、自旋轨道和晶场分裂。激子结合能的计算使用自洽Hartree方法。利用这个模型，我们研究了InGaN量子点的电子性质及其对结构性质的依赖性，即，它们的化学成分，高度和横向直径我们发现了一个占主导地位的内置的压电和热电场的影响，导致空间分离的束缚电子和空穴状态和红移的激子跃迁能量。量子点的单粒子能量和激子能量在很大程度上取决于量子点的组成和几何形状。
2006-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the Broad Lifetime Distribution of Localized Excitons in InGaN/GaN Quantum Dots
我们从InGaN/GAN量子点（QD）的系综光致发光（PL）的多指数衰减中推导出能量依赖的衰减时间分布函数，这与最近发表的单QD时间分辨PL测量结果吻合得很好。使用八波段k.p模型，我们表明，内置的压电和热释电场内的量子点引起的辐射寿命的精确量子点的几何形状和组成的敏感依赖。此外，辐射寿命也很大程度上取决于量子点的直接周围的组成。宽的寿命分布甚至对于QD结构的适度变化也会发生。因此，对于未屏蔽场，在该材料系统中通常预期系综PL的多指数衰减。
2008-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Polarized Emission Lines from Single InGaN/GaN Quantum Dots: Role of the Valence-band Structure of Wurtzite Group-III Nitrides
研究了InGaN/GAN单量子点发射线的偏振特性。用单量子点阴极发光法研究了超薄InGaN量子阱中由调幅分解形成的量子点。发射线在正交晶体方向[1 1 - 2 0]和[-1 1 0 0]上表现出系统的线性偏振，这是六方晶体的非固有对称性。八带k.p计算揭示了一种可以解释所观察到的偏振的机制：如果QD稍微伸长，则激子复合物中的空穴的特性决定了相应发射的偏振方向。涉及A-带孔的过渡极化平行于伸长;涉及B-型孔的过渡极化在正交方向上。两个空穴态的能量分离小于10 meV。导致线性极化的机制并不局限于InGaN量子点，而是应该发生在其他纤锌矿-氮化物量子点和具有类似价带结构的材料中。
2007-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Polarization-induced Zener Tunnel Diodes in GaN/InGaN/GaN Heterojunctions
通过在氮极性GAN pn结中插入InGaN薄层，研究了极化诱导齐纳隧道结。反向偏置带间齐纳隧穿电流被发现是弱的温度依赖性，而不是强烈的温度依赖性的正向偏压电流。这表明隧穿是主要的反向偏置电流传输机制。InGaN层中的铟成分被系统地改变以证明带间隧穿电流的增加。将实验测得的隧穿电流与模型进行比较，有助于确定将这种结潜在地用于氮化物基极化诱导隧穿场效应晶体管的具体挑战。
2015-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanostructure analysis of InGaN/GaN quantum wells based on semi-polar-faced GaN nanorods
我们展示了一系列InGaN/GAN双量子阱纳米结构元件。我们在（0001）方向的蓝宝石衬底上生长了一层2 μm的未掺杂GAN模板。在顶部沉积100 nm的SiO2薄膜作为掩模图案层。然后用300 nm铝层覆盖该层作为阳极氧化铝（AAO）孔图案层。在草酸腐蚀之后，我们通过反应离子腐蚀将孔图案从AAO层转移到SiO2层。最后，我们利用金属有机化学气相沉积法生长出尺寸约为1.5 μm的GAN奈米棒。然后在GAN纳米棒衬底的半极性面上生长了两层InGaN/GAN双量子阱。然后，我们研究了GAN纳米棒半极性表面上形成的InGaN/GAN量子阱的特性。我们报告了以下研究结果：首先，使用具有重复孔图案的SiO2，我们能够生长直径约为80-120 nm的高质量GAN纳米棒;其次，光致发光（PL）测量使我们能够识别半极性面上InGaN/GAN量子阱的法布里-珀罗效应。我们计算了量子阱的腔厚度与获得的PL测量。最后，高分辨率TEM图像使我们能够研究GAN纳米棒上InGaN/GAN量子阱的晶格结构特征，并确定晶格结构中存在的影响GAN纳米棒生长机制的穿透位错。
2016-12-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Defect recombination induced by density-activated carrier diffusion in nonpolar InGaN quantum wells
本文报道了在a面InGaN单量子阱中高激发密度下载流子扩散诱导的缺陷发射。当在一个相对较高的制度增加激发密度，我们观察到的缺陷相关的排放的出现，以及显着降低带边发射效率。用载流子从局域态到缺陷态的密度激活扩散解释了实验结果。这种密度激活的缺陷复合的情况下，证实了光致发光的激发光子能量和温度的依赖性，是一个合理的起源的效率下降在a面InGaN量子阱发光二极管。
2013-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of impurity band on multiphoton photocurrent from InGaN and GaN photodetectors
本文实验研究了InGaN和GaN光电探测器在飞秒激光激发下的多光子光电流特性，发现InGaN光电流呈理想二次依赖，而GaN因陷阱和杂质带吸收出现高阶非线性，表明InGaN更适合作为多光子吸收探测器。
2023-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Blue-to-green single photons from InGaN/GaN dot-in-a-wire nanowire ordered arrays
单光子发射器（SPE）是量子信息管理的许多应用的基础。基于半导体的SPE最适合于实际实现，因为它具有很高的设计灵活性、可扩展性和在实际设备中的集成潜力。报道了镶嵌在GAN纳米线中的InGaN纳米盘有序阵列的单光子发射。在蓝绿光谱范围内观察到了来自类量子点复合中心的强而窄的光发射谱线。电子显微镜，阴极射线发光和显微光致发光的表征表明，单光子发射的高浓度的纳米盘由于合金成分的波动区域。单光子发射由光子相关测量确定，在二阶关联函数中显示深反聚束最小值。目前的结果是一个有前途的一步，实现现场/按需单光子源在蓝绿色光谱范围内工作在GHz的频率范围内，在高温下。
2017-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Ordered arrays of InGaN/GaN dot-in-a-wire nanostructures as single photon emitters
实现在高温下工作并位于预定位置的可靠单光子发射器仍然是开发用于量子光应用的固态系统的主要挑战。我们展示了单光子发射的二维有序阵列的GAN纳米线含有InGaN纳米盘。该结构是通过分子束外延在（0001）GaN-on-sapphire模板上制作的，该模板用胶体光刻制备的纳米孔掩模图案化。低温阴极发光测量揭示了从单纳米线异质结构发射的光的空间分布。从InGaN区域的最顶部的部分的发射覆盖蓝色到绿色的光谱范围，并显示出强烈的和窄的量子点样的光致发光线。这些线表现出92%的平均线偏振比。光子相关测量表明，光子反聚束的g（2）（0）值远低于0.5的单光子发射的阈值。反聚束率随光激发功率线性增加，外推到激子衰减率~1 ns-1在消失的泵浦功率。该值与通过时间分辨光致发光测量的激子寿命相当。具有受控空间位置和强线性偏振的快速且高效的单光子发射器是朝向高速片上量子信息管理的重要一步。
2017-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Controlled tuning of whispering gallery modes of GaN/InGaN microdisk cavities
实现了GAN/InGaN μ盘腔回音壁模的可控调谐。在室温下，通过将微米圆片浸入水中并用紫外激光照射，实现了回音壁模调谐。调谐速率可以通过改变激光激发功率来控制，在低激发功率（~几μW）下可以达到纳米精度。提出了选择性氧化机理来解释这一结果，并得到了理论分析的支持。GAN/InGaN μ盘腔中WGM的调谐在腔量子电动力学和高效发光器件的开发中具有重要意义。
2011-08-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Protecting and Enhancing the Photoelectrocatalytic Nitrogen Reduction to Ammonia Performance of InGaN Nanowires using Mo2C Nanosheets and GaN Buffer Layer
光电催化（PEC）将N2还原为氨（NH3）正成为克服标准Haber-Bosch方法的潜在替代方案。在这篇文章中，利用碳化钼（Mo 2C）助催化剂辅助的氮化铟氮化镓（InGaN）纳米线证明了太阳能N2还原。简要阐述了Mo_2C对InGaN纳米线暗电流的抑制作用以及在光照下的饱和电流。在-0.2V（相对于可逆氢电极）下，Mo_2C/GAN/InGaN异质结实现了7.2gh ~（-1）cm ~（-2）的大量NH_3产生，法拉第效率高达12.6%。值得注意的是，所提出的异质结构还证实了在长期计时电流分析中具有优异的选择性的优异的稳定性和再现性。此外，GAN缓冲层之间的Mo 2C和InGaN纳米线的掺入进行了深入的研究。从密度泛函理论（DFT）分析，GAN缓冲层的并入有助于光生载流子从InGaN转移到Mo 2C助催化剂的合适的带边位置，并且Mo 2C的独特3d轨道高度适合于保持N2以有效地还原成NH3。
2022-05-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Polarization-engineered GaN/InGaN/GaN tunnel diodes
我们报告的设计和演示的极化工程GAN/InGaN/GAN隧道结二极管具有高电流密度和低隧道导通电压。WKB计算被用于建模和设计具有窄带隙InGaN基势垒层的隧道结。采用分子束外延技术生长了N极性p-GaN/In 0. 33 Ga 0. 67 N/n-GaN异质结隧道二极管。在1V的反向偏压下获得了118 A/cm ~ 2的高电流密度，最大电流密度达到9.2kA/cm ~ 2。这些结果代表了III族氮化物隧道结中报道的最高电流密度，并证明了III族氮化物隧道器件在广泛的光电和电子应用中的潜力。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other quant-ph
P-i-n InGaN homojunctions (10-40% In) synthesized by plasma-assisted molecular beam epitaxy with extended photoresponse to 600 nm
本文报道了In的摩尔分数对等离子体辅助分子束外延生长在蓝宝石衬底GaN上的p-i-nInxGa 1-xN异质结（x = 0.10-0.40）的材料和电学特性的影响。与用p-GaN覆盖的器件相比，用p-InGaN终止的结呈现出改善的载流子提取效率，这是由于极化不连续性对器件性能的有害影响。我们表明，Mg的存在下，不扰乱在InGaN中的掺入，它导致的堆垛层错密度的显着降低。p-In_（0.3）Ga_（0.7）N薄膜的空穴浓度为3.2 × 10 ~（18）cm ~（-3）。InGaN同质结器件在蓝色到橙色光谱区域中显示出峰值EQE = 14 ± 2%，并且截止波长扩展到600 nm。
2016-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Increased light-emission efficiency in disordered InGaN through the correlated reduction of recombination rates
针对InGaN发光效率随铟浓度提升的传统解释受实验挑战的问题，本研究提出辐射与非辐射复合速率关联降低的新机制，无需载流子扩散抑制即可解释该现象，质疑了载流子局域化带来缺陷容忍性的传统观点。
2023-11-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
BInGaN alloys nearly lattice-matched to GaN for high-power high-efficiency visible LEDs
基于InGaN的可见光LED在固态照明和显示器方面有商业应用，但晶格失配限制了可以在GAN上生长的具有高结晶质量的InGaN量子阱的厚度。由于对于给定的电流密度，较窄的阱在较高的载流子密度下工作，因此它们增加了损耗到俄歇复合的载流子的分数并且降低了效率。将较小的III族元素硼掺入InGaN合金中是消除晶格失配并实现具有厚有源区的高功率、高效率可见光LED的有希望的方法。在这项工作中，我们应用预测计算的基础上的混合密度泛函理论的BInGaN合金的热力学，结构和电子性质的调查。我们的研究结果表明，BInGaN合金与B：In的比例为2：3是更好的晶格匹配GAN相比，InGaN和，铟分数小于0.2，近晶格匹配。与Vegard定律的偏差表现为相对于组成的面内晶格常数的弯曲。我们的热力学计算表明，硼在InGaN中的溶解度高于纯GAN。在保持B：In比率恒定的同时改变Ga摩尔分数使得能够在1.75-3.39 eV范围内调节（直接）带隙，其覆盖整个可见光谱。空穴强烈地局限于非键合N 2 p态，这是由硼原子附近的局部键平面化引起的。我们的研究结果表明，BInGaN合金是很有前途的制作氮化物异质结与厚有源区的高功率，高效率的LED。
2019-02-07 cond-mat.mtrl-sci
High resolution cathodoluminescence hyperspectral imaging of surface features in InGaN/GaN multiple quantum well structures
利用阴极发光高光谱成像技术研究了InGaN/GAN多量子阱结构。研究了多量子阱表面沟槽状特征和V型坑的峰值发射能量和强度的变化。来自沟槽状特征内部区域的MQW发射红移约45 meV，并且比样品的周围平面区域更强，而来自V-凹坑的发射蓝移约20 meV，并且相对较弱。通过采用这种技术研究的纳米结构，它是可能的，以调查能量和强度的变化在10 nm的长度尺度。
2011-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Signature of Local Alloy Fluctuations in InGaN/GaN Multi-Quantum-Disk Light Emitting Diode Heterostructures and Its Impact on the Optical Performance
本研究通过温度依赖发光峰位分析，发现PAMBE生长的InGaN/GaN多量子盘LED中，高In通量样品无S形特征，表明合金更均匀且光学性能更优。
2024-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Two-Photon Photocurrent in InGaN/GaN Nanowire Intermediate Band Solar Cells
中间带太阳能电池具有使用单个半导体结的高功率转换效率的前景。许多当前的实现方式使用带隙太小而不能实现最大效率的材料或使用成本过高的衬底。在这里，我们展示了一种用于中间带太阳能电池的材料系统，该材料系统使用直接在硅上生长的InGaN/GAN量子点纳米线异质结构，以提供更低成本、大带隙的中间带太阳能电池平台。我们展示了连续的双光子电流产生与子带隙光子，中间带太阳能电池操作的标志，通过垂直堆叠的纳米线中的量子点。近红外线偏置与850 nm的激光强度高达200 W/cm 2的带隙以上和以下的光电流增加高达19%，在78 K，和44%，在室温下。纳米结构III族氮化物策略提供了一种实现现实室温中间带太阳能电池的途径，同时利用硅衬底的成本优势。
2020-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Photonic Atom Probe Analysis of the Effect of Extended and Point Defects on the Luminescence of InGaN/GaN Quantum Dots
我们报告了一个样品的相关显微镜研究包含三个堆栈的InGaN/GAN量子点（QD）生长在不同的衬底温度，每个堆栈由3层的QD。沿生长轴降低衬底温度会导致结构缺陷的扩散。然而，发光强度朝向表面增加，尽管螺纹位错的密度更高，揭示了更靠近衬底的QD层表现为非辐射点缺陷的陷阱。在原子探针层析成像实验结合原位显微光致发光，它是可能的，以隔离位于最顶端的量子点堆，更接近样品表面的单个量子点的光发射。单个QD发射线在实验期间显示光谱偏移，证实了在原子探针断层扫描期间由于材料蒸发而导致的弹性应变的松弛。
2021-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High resolution spectroscopy and narrow resonances from InGaN quantum dots in GaN nanowires
报道了GAN纳米线中InGaN量子点系综的高分辨相干非线性光谱。数据显示，在低温下，由于铟波动效应的不均匀加宽，共振激光场和量子点激子之间存在明显的类原子相互作用，这在线性吸收光谱中难以观察到。我们发现，非线性信号在室温下持续强烈。稳健的类原子室温响应表明，这种材料可以作为拟议的激子应用的平台，而无需低温。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
State-of-the-art and prospects for intense red radiation from core-shell InGaN/GaN nanorods
具有InGaN/GAN量子阱的核壳纳米棒（NR）在单片白光发光二极管和OLED显示器中具有广阔的应用前景。然而，这样的应用仍然是一个挑战，因为与蓝色和绿色相比，红色波段的强度太弱。为了澄清这个问题，我们已经进行了功率和温度依赖，以及时间分辨测量的光致发光（PL）在不同的含量和直径的NR。这些研究表明，占主导地位的PL带起源于非极性和半极性量子阱，而宽的黄红色带主要来自GAN芯中的缺陷。在NR尖端的极性量子阱的红色发射强度是致命的小。我们计算的电磁场分布内的NR显示了低密度的光子态的尖端，抑制了红色辐射。我们提出了一种混合NR的设计，其中极性量子阱，位于GAN核心内，由非极性量子阱的紫外-蓝光辐射泵浦。讨论了利用Purcell效应提高辐射复合率的可能性。
2020-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence of nanoscale Anderson localization induced by intrinsic compositional disorder in InGaN/GaN quantum wells by scanning tunneling luminescence spectroscopy
我们给出了InGaN/GAN量子阱本征合金成分无序引起的安德森局域化的直接实验证据。我们的方法依赖于从扫描隧道显微镜尖端到近表面单量子阱的电子局部注入下的发光光谱的测量。在几纳米尺度上观察到发射线形状的波动。单个局域态的窄发射峰特征得到解决。在局域化景观理论的框架内的计算提供了有效的约束势的组成波动所产生的地图。这一理论很好地解释了所观察到的纳米尺度载流子局域化和这些安德森型局域态的能量。局域态发射的能量扩展与通常观察到的InGaN/GAN量子阱结构的非常宽的光致发光或电致发光光谱一致。
2018-05-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analysis of Carrier Accumulation in Active Region by Energy Loss Mechanisms in InGaN Light-Emitting Diodes
载流子的复合和输运过程是影响InGaN/GAN多量子阱发光二极管（LED）效率下降和正向电压等光电性能的关键因素。在这项工作中，我们调查的主要载流子输运和复合过程的内部和外部的MQW区域作为注入电流的函数从一个新的角度来看，通过单独检查载流子的能量损失。测量结果的分析表明，载流子积累和随后的溢出从MQW有源区的包层是最可能的机制，解释效率和正向电压随注入电流的变化。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultrafast, polarized, single-photon emission from m-plane InGaN Quantum Dots on GaN nanowires
我们展示了嵌入在GAN纳米线侧壁上的自组装m面InGaN量子点（QD）的单光子发射。结合电子显微镜，阴极射线发光，时间分辨微PL和光子自相关实验给出了一个全面的量子点的结构和光学性能的评估。量子点在100 K温度下表现出反聚束发射，在5 K温度下测得的自相关函数为g^2（0）= 0.28（0.03）。对统计上显著数量的QD的研究表明，这些m-平面QD表现出非常快的辐射寿命（260 +/-55 ps），这表明比先前报道的任何c-平面和a-平面QD都更小的内部场。此外，观察到的单光子几乎完全线性偏振，垂直于晶体学c轴，线性偏振度为0.84 +/- 0.12。这种InGaN量子点纳入纳米线系统满足许多要求的实施到量子信息系统，并可能打开大门，全新的设备概念。
2016-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Nonlinear Polarization and Efficiency Droop in Hexagonal InGaN/GaN Disk-in-Wire LEDs
最近的研究表明，压电极化可以发挥重要作用，在确定纳米氮化物异质结构的电子和光学性质。在几个可用的模型中，最近的第一性原理计算由Alberhomme等人进行。提供了一个简单而准确的描述线性和非线性压电系数在减少维结构具有纤锌矿晶体对称性。在本文中，首先，在一个完全原子的VFF-sp 3s * 紧束缚的框架内，我们采用的模型提出的Escherhomme等。评估的重要性，非线性压电的单粒子电子状态和带间的光学跃迁在最近报道的六边形形状的In0.25Ga0.75N/GAN盘线LED。然后将微观确定的跃迁参数并入TCAD工具包中，以研究原子性和净偏振场如何影响LED的内部量子效率并导致效率下降特性的降低
2014-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlation between In content and emission wavelength of InGaN/GaN nanowire heterostructures
采用分子束外延技术生长了具有轴向InGaN多量子阱结构的GAN纳米线系综。在一系列样品中，我们改变了在MQW中的In含量从几乎为零到约20%。在纳米线系综内，多量子阱的组成和尺寸波动很大。从X-射线衍射和拉曼光谱获得关于组合物的统计信息。在室温下的光致发光得到的范围从2.2 eV到2.5 eV取决于In含量。与平面多量子阱相反，强度随着In含量的增加而增加。我们比较所观察到的发射能量与从一维模型获得的跃迁能量，并得出结论，载流子本地化的几种机制影响这些三维结构的发光。
2012-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
structural and optical properties of InxGa1-xN/GaN epilayers grown on a miscut sapphire substrate
本文报道了用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）方法在0.34 °斜切蓝宝石衬底上生长的InGaN/GAN薄膜的结构和光学性质。采用X射线衍射和X射线反射率法精确测量了切错程度。利用倒易空间映射方法确定了InGaN层的晶格参数和应变状态。采用卢瑟福沟道背散射光谱法，以深度分辨率测量了它们的组成和结晶质量。没有观察到应变各向异性。偏振相关的光致发光光谱进行了检查上的外延层的带边发射的斜切的效果。
2019-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Auger recombination rates in nitrides from first principles
我们报告俄歇复合率纤锌矿InGaN计算的第一性原理密度泛函和多体微扰理论。两种不同的机制进行检查-带间和带内复合-影响不同部分的发射光谱。在室温下，从蓝到绿的光谱范围内，俄歇系数可以达到2 × 10 ^-30 cm ^6 s ^-1;在红外线范围内，俄歇系数甚至更大。由于俄歇复合与自由载流子浓度的立方幂成比例，因此它在高电流密度下成为重要的非辐射损耗机制。我们的研究结果表明，俄歇复合可能是负责量子效率的损失，影响InGaN基发光体。
2009-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ultrafast spectroscopy of propagating coherent acoustic phonons in GaN/InGaN heterostructures
我们发现，大振幅，相干声学声子波包可以产生和检测在$_x$ Ga $_{1-x}$ N/GAN外延层和异质结构在飞秒泵浦探测差分反射率实验。相干声子的振幅随着铟分数$x$的增加而增加，并且与其他相干声子振荡不同，\textit{amplitude}和\textit{period}都是激光探针能量的强函数。当波包到达表面下方的GaN-蓝宝石界面时，振荡的幅度基本上且几乎瞬间减小，这表明声子波包对于表面下方的成像是有用的。提出了一个理论模型，该模型与实验符合得很好，并有助于推导声子波包的强度。我们的模型表明，局域相干声子波包产生的飞秒泵浦激光在外延层的表面附近。然后，波包通过GAN层传播，主要通过Franz-Keldysh效应改变局部折射率，从而调制探测光束的反射率。我们的模型正确地预测了实验依赖于探针波长以及外延层厚度。
2003-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Coupling and Exciton Dynamics in 2D Hybrid Structures based on an InGaN Quantum Well coupled to a MoSe2 Monolayer
本研究通过实验证明，MoSe2单层与InGaN量子阱间的耦合导致激子发射猝灭、寿命缩短及扩散长度减小，归因于II型能带排列和隧穿过程。
2025-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast carrier relaxation in GaN, In_(0.05)Ga_(0.95)N and an In_(0.05)Ga_(0.95)/In_(0.15)Ga_(0.85)N Multiple Quantum Well
室温下，波长非简并超快泵浦/探测测量进行GAN和InGaN外延层和InGaN多量子阱结构。载流子弛豫动力学作为激发波长和强度的函数进行了研究。由于载流子再分布和量子阱捕获的光谱分辨亚皮秒弛豫被发现敏感地依赖于泵浦激发的波长。此外，对于高于100微J/cm 2阈值的泵浦强度，所有样品都表现出由受激发射（SE）引起的额外发射特征。在泵浦-探测数据中，SE被证明为加速弛豫（< 10 ps），从根本上改变了载流子的重新分布。一旦SE和载流子重新分布完成，GAN和InGaN外延层的慢弛豫高达1 ns，MQW样品为660 ps，表明载流子通过自发发射复合。
2002-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
InGaN Nanopixel Arrays on Single Crystal GaN Substrate
本研究通过PAMBE在单晶GaN衬底上生长全InGaN异质结构，结合自上而下纳米加工与ALD侧壁钝化技术，制备出高整流比、接近100%无位错的纳米级蓝光LED像素，有效缓解QCSE并将光提取效率提升超40%，为先进显示与光子系统提供了可扩展途径。
2025-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Evidence of localization effect on photoelectron transport induced by alloy disorder in nitride semiconductor compounds
在p-GaN和p-InGaN/GAN光电阴极上进行了近带隙光电发射光谱实验。当温度降低时，InGaN样品的光发射量子产率下降超过一个数量级，而GAN样品上的温度保持恒定。这表明在p-InGaN中的光电子输运的冻结，我们归因于合金无序引起的波动电位中的电子局部化。这种解释证实了在低温下的光电子谱中的峰值，对应于在InGaN导带的底部放松的光电子的贡献消失。
2022-01-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental quantification of atomically-resolved HAADF-STEMimages using EDX
通过量化HAADF-STEM中的对比度，获得了InGaN/GAN多量子阱结构中铟组分的原子分辨映射。这里介绍的定量程序不依赖于计算密集型模拟，而是使用EDX测量来校准HAADF-STEM对比度。从映射中获得的铟成分直方图为InGaN的生长提供了独特的见解：从GAN到InGaN的过渡，反之亦然，发生在成分的离散增量中;每个增量对应于界面的一个单层，表明成核需要比台阶的横向生长更长的时间。应变状态分析也是通过将峰对分析应用于确定对比度定量的原子柱的位置来执行的。的strainmapping产生的组合物的估计在良好的协议从量化HAADF-STEM获得的，虽然精度较低。可能的改进，以提高精度的应变映射进行了讨论，开放的潜在途径的量化任意四元合金在原子尺度上。
2020-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Observation of long-range carrier diffusion in InGaN quantum wells, and implications from fundamentals to devices
高质量InGaN量子阱的光致发光测量显示，载流子在室温下横向扩散到长距离，高达数十微米。这种行为，这表明了一个显着的依赖于激发密度，与一个短的扩散长度的共同期望。的数据是很好地解释了扩散模型考虑到充分的载流子复合动力学，从时间分辨测量。这些观测结果对于理解III族氮化物发射体的高效率具有重要意义，而且对于正确解释光致发光实验和设计高效的小型设备也具有重要意义。
2021-04-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Laser-assisted atom probe tomography of c-plane and m-plane InGaN test structures
采用激光辅助原子探针层析（APT）技术测量了MOCVD生长的GAN/In（x）Ga（1-x）N/GAN测试结构的铟摩尔分数x，并与卢瑟福背散射分析（RBS）进行了比较。检查了四种样品类型，（RBS测定）x = 0.030、0.034、0.056和0.112。In（x）Ga（1-x）N层的厚度分别为330 nm、327 nm、360 nm、55 nm。在（2-1000）fJ范围内选择的（固定）激光脉冲能量（PE）下收集APT数据。样品温度= 54 K。在（2-50）fJ范围内的PE产生的x值与RBS一致（在不确定性范围内），并且对感兴趣区域（ROI）的几何形状和方向相对不敏感。相比之下，仅在样品的GAN部分中发现近似化学计量，条件是PE在（5-20）fJ内，并且分析限于与样品尖端同轴的圆柱形ROI（直径=20 nm）。m面取向的尖端来自c轴生长的核-壳GAN/In（x）Ga（1-x）N纳米棒异质结构。沿[0 0 0 1]（横向于尖端的长轴），这些m-平面样品的组成分析揭示了电荷状态比（CSR）的空间不对称性和沿该方向所得尖端形状的相应不对称性;沿[-1 2-1 0]的分析没有观察到CSR或尖端形状的不对称性。模拟结果表明，尖端顶点处的电场强度主要由p型反型层的存在所决定，该p型反型层在典型的尖端电极偏置条件下针对所考虑的n型掺杂水平而形成。最后，c平面和m平面样本类型都显示出依赖于R…
2021-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Lattice-Constant and Band-Gap Tuning in Wurtzite and Zincblende BInGaN Alloys
InGaN发光二极管（LED）比白炽灯和荧光灯照明更高效且成本效益更高，但晶格失配限制了可以在GAN上生长而不会降低性能的位错的InGaN层的厚度。在这项工作中，我们采用混合密度泛函理论计算研究的热力学稳定性，晶格参数，和带隙的纤锌矿和锌的四元BInGaN合金。我们发现，纤锌矿相是更稳定的，可以晶格匹配的GAN的BInGaN组合物含有高达30%的硼。与GAN的晶格匹配降低了应变，并实现了更厚的有源层，这减轻了俄歇复合并提高了LED的效率。合金的带隙在整个可见光谱中保持可调。我们的研究结果表明，BInGaN合金是有前途的替代InGaN的高效率，高功率LED。
2019-08-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Direct Measurement of Auger Electrons Emitted from a Semiconductor Light-Emitting Diode under Electrical Injection: Identification of the Dominant Mechanism for Efficiency Droop
本文报道了用电子发射光谱法在电注入下从掺杂的InGaN/GAN发光二极管（LED）中清晰地探测到俄歇电子。测量电子发射光谱作为注入器件的电流的函数。与观察到的电致发光效率下降同时出现的高能电子峰表明，通过俄歇过程在有源区（InGaN量子阱）中产生热载流子。在高能量发射的电子电流和“下垂电流”-用于光发射的注入电流的缺失分量之间测量线性相关性。我们认为GAN LED中的下垂现象源于俄歇过程的激发。
2013-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Operating Voltage Increase in InGaN-based Light-emitting Diodes under High Injection: Phase Space Filling Effect on Forward Voltage Characteristics
作为一种尝试，以进一步阐明在InGaN基发光二极管（LED）的工作电压的增加，辐射和非辐射电流分量分别结合肖克利二极管方程进行了分析。分析表明，高注入时的相空间填充效应是引起工作电压升高的原因。我们还表明，经典的肖克莱二极管方程是不足以全面解释的I-V曲线的LED器件，因为传输和复合特性的各个电流分量是基本上不同的。因此，我们提出了一个修改后的肖克利方程适用于现代LED器件。我们的分析提供了一个新的见解的原因，壁插效率下降的影响因素，如效率下降和InGaN LED的高工作电压。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stimulated emission and ultrafast carrier relaxation in InGaN multiple quantum wells
测量了两种不同In组分的InGaN多量子阱激光器结构的受激发射（SE）。SE阈值功率密度（I_th）随量子阱深度（x）的增加而增加。时间分辨差分透射测量映射了载流子弛豫机制，并解释了I_th对x的依赖性。载流子从势垒到量子阱的捕获时间小于1 ps，而载流子复合率随着x的增加而增加。对于以上的激发I_th的一个额外的，快速的弛豫机制出现由于通过级联的QW状态进行SE的再填充的势垒中的载流子的损失。随着x增加而增加的材料不均匀性在级联再填充过程之外提供了附加的弛豫通道，从SE过程中去除载流子并增加I_th。
2002-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon in GaN as a nonradiative recombination center
本文研究GaN中取代位碳$\mathrm{C_N}$的完整陷阱辅助复合循环，揭示高载流子密度下TAAM的关键作用，并给出影响器件效率的碳浓度阈值。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Low threshold, room-temperature microdisk lasers in the blue spectral range
微腔谐振器内的InGaN基有源层提供了在蓝色光谱范围内的低阈值激光器的潜力。在这里，我们展示了光泵，室温下激光在高品质因数GAN微盘腔含有InGaN量子点（QD）的阈值低至0.28 mJ/cm 2。这项工作，第一次演示的激光作用，从GAN微盘腔与量子点在有源层，提供了一个关键的一步，实现低阈值的量子点和光学腔之间的有效耦合的光子器件的氮化物。
2012-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Dislocation contrast in cathodoluminescence and electron-beam induced current maps on GaN(0001)
我们从理论上分析了在GAN（0001）表面的阴极发光和电子束感应电流图中观察到的穿透位错露头处的对比度。我们考虑激子扩散和复合，包括有限的复合速度在平面表面和位错。制定的互易定理，这种一般情况下，使我们能够提供一个严格的分析解决这个扩散复合问题。将计算结果应用于一个实验实例，确定了位错密度为$6\times10^{5}$ ~cm $^{-2}$的自支撑GAN层中的激子扩散长度和穿透位错的复合强度。
2016-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation and Indium Droplet Related Emission Inhomogeneities in InGaN LEDs
这份报告分类的发射不均匀性，体现在InGaN量子阱蓝光发光二极管生长的等离子体辅助分子束外延在独立的GAN衬底。通过空间分辨的电致发光和阴极发光测量，原子力显微镜，扫描电子显微镜和热湿KOH蚀刻的组合，确定的不均匀性被发现属于四类。在这里被标记为I型到IV型，它们通过它们的尺寸、密度、能量、强度、辐射和电子特性以及将它们与位错相关联的化学蚀刻坑来区分。I型表现出约120毫电子伏的蓝移的InGaN量子阱发射归因于扰动的有源区，这是有关的铟液滴，在表面上形成的富金属InGaN生长条件。具体地，我们将蓝移归因于液滴下方的InGaN量子阱中铟掺入的生长速率降低，这被假定为由于N $_{2}$形成增加而导致的掺入的N物种减少的结果。液滴的位置与I型缺陷的混合型位错相关。第二类至第四类分别是由于螺型位错、刃型位错和位错聚束，并由于漏电流和非辐射复合而形成暗点。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impact of interfaces on photoluminescence efficiency of high indium content InGaN quantum wells
已知InGaN基发光二极管（LED）由于高压电场而遭受低电子和空穴波函数重叠。交错InGaN量子阱（QW）已经被提出来增加波函数重叠并提高LED的效率，特别是对于长波长发射器。在这项工作中，我们的证据表明，交错量子阱的增长也有另一个有益的效果，因为它可以减少形成的缺陷，负责非辐射肖克利-读取-霍尔复合，在底部界面的量子阱。交错的QW包括在势垒和QW之间的中间In含量的InGaN层。我们表明，插入这样的层的结果在一个显着增加的发光强度，即使计算的波函数重叠下降。我们研究了这种中间In含量层的厚度对光致发光（PL）强度行为的依赖性。交错QW表现出增加的阴极发光（CL）均匀性，这是较低密度缺陷的指纹，与在QW发射映射中观察到高密度暗点的标准QW相反。标准量子阱的透射电子显微镜显示形成的基面堆垛层错（BSFs）和空隙，可能是由于空位聚集。在交错量子阱中In含量的逐步增加防止了点缺陷的形成，并导致发光效率的增加。因此，在势垒和阱之间的In组分差异是控制在高In含量QW中形成点缺陷的关键参数，影响发光效率。
2022-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Effect of the quantum well thickness on the performance of InGaN photovoltaic cells
研究了量子阱厚度对In0.12Ga0.88N/GAN多量子阱太阳电池有效带隙和转换效率的影响。阴极发光测量表明，通过将阱厚度从1.3 nm增加到5.4 nm，带-带跃迁可以从395 nm红移到474 nm。然而，吸收边的红移在吸收中不太明显：在较厚的阱中，向更高能级的跃迁占主导地位。此外，较厚阱中的部分应变弛豫导致缺陷的形成，从而降低整体太阳能电池的性能。
2016-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Understanding different efficiency droop behaviors in InGaN-based near-UV, blue and green light-emitting diodes through differential carrier lifetime measurements
GaN基发光二极管（LED）在高注入下的效率下降效应强烈地依赖于波长，这仍然没有得到很好的理解。本文通过对商业化的近紫外、蓝光和绿光LED的差分载流子寿命测量，将其不同的效率下降行为归因于不同的载流子寿命，这些载流子寿命随着波长的增加而延长。载流子寿命与InGaN量子阱中铟组分之间的这种关系被认为是由于极化诱导的量子限制斯塔克效应。长的载流子寿命不仅增加了载流子泄漏的概率，而且导致量子阱中的高载流子浓度。换句话说，在相同的电流密度下，近紫外LED的有源区载流子浓度最低，而绿光LED的有源区载流子浓度最高。如果考虑到效率下降取决于载流子浓度，不同波长的LED的行为没有表现出任何异常。该模型还解释了低温下效率下降严重的原因。在此基础上，讨论了克服效率下降的可能途径。降低载流子寿命似乎是解决这一问题的根本途径。
2016-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Femtosecond pump-probe absorption edge spectroscopy of cubic GaN
在2.9-3.7eV之间对氮化镓锌（zb-GaN）晶体进行了含时飞秒泵浦-探测椭圆偏振光谱研究。通过研究介电函数的虚部，观察到吸收起始的超快变化（对于zb-GaN为3.23eV）。266 nm（4.66 eV）的泵浦脉冲引起高达$4\times 10^{20}$ cm $^{-3}$的大的自由载流子浓度，由于多体效应（如带填充和带隙重整化），影响导带和价带之间的跃迁能量，高达$\approx$ 500 meV。此外，泵浦光束的吸收在605 nm zb-GaN层内产生自由载流子分布。这导致从样品表面到基底的光学性质不同，这是考虑到分级分析的实验数据的准确描述。100 fs的时间分辨率允许深入研究发生的超快弛豫和复合过程。我们提供了一个定量描述的自由载流子浓度和吸收开始在样品表面作为弛豫，复合和扩散产生的特征弛豫时间为0.19ps和26.1ps的复合时间的函数。
2022-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Investigating the origin of the nonradiative decay of bound excitons in GaN nanowires
我们调查的起源的快速复合动力学的束缚和自由激子在GAN纳米线系综的温度依赖的光致发光光谱使用连续波和脉冲激发。在10 ~ 300 K温度范围内，GAN纳米线的激子复合主要由非辐射通道控制。此外，GAN纳米线中的束缚激子和自由激子即使在低温下也会强烈耦合，从而导致这些状态的共同寿命。通过求解耦合二能级系统的速率方程，我们发现，在实践中，人们不能区分无辐射衰变是直接通过束缚态发生还是间接通过自由态发生。纳米线表面和聚结诱导的位错似乎是最明显的候选人的非辐射缺陷，因此，我们比较了激子的衰减时间测量的各种GAN纳米线系综具有不同的表面积与体积比和聚结度。发现数据与这些参数中的任一个都没有相关性，即。例如，在所研究的GAN纳米线中占主导地位的非辐射沟道既不与纳米线表面相关，也不与本样品的聚结诱导缺陷相关。因此，我们得出结论，非辐射点缺陷的起源的激子在GAN纳米线的快速复合动力学。
2014-08-06 cond-mat.mtrl-sci
