Strong sensitivity of photoluminescence of InAs/AlAs quantum dots to defects: evidence for lateral inter-dot transport

Abstract

The low-temperature steady-state and time-resolved photoluminescence (PL) from self-assembled InAs quantum dots (QDs) embedded in AlAs with various densities of growth-induced defects has been studied. In contrast to the system of InAs/GaAs QDs, a drastic decrease of the QD PL intensity and decay duration with the formation of relaxed dislocated clusters was observed. It is shown that this strong difference in the luminescence properties of the InAs/GaAs and InAs/AlAs QD systems arises from the very large exciton lifetimes in InAs/AlAs quantum dots, which are longer than the energy transfer time from the QDs to the nonradiative recombination centres of the dislocated clusters.

How do InAs quantum dots relax when the InAs growth thickness exceeds the dislocation-induced critical thickness?

“…However, when the InAs thickness exceeds the critical thickness, some QDs are larger than others and are strain relieved by lattice misfits, probably during the InGaAs covering or the initial GaAs covering. These dislocated QDs may attract indium adatoms from the nearby still strained QDs, 18,23 as indicated in Fig. 8(b).…”

“…21,22 It has been reported that defects such as dislocations can be energetically favorable sites for indium migration. 18,23 Given sufficient kinetics, the dislocated QDs might affect the strain relieving process of the nearby not yet relaxed QDs. This suggests a more complicated strain relaxation process in the QDs.…”

Dynamic polarization of electron spins in indirect band gap (In,Al)As/AlAs quantum dots in weak magnetic field: experiment and theory

“…The size and density of the lens-shaped QDs were measured by transmission electron microscopy, yielding an average diameter of 12 nm and a density of about 2×10 10 dots per cm 2 . The relatively low QD density prevents carrier redistribution between the QDs [13,14].…”

Гетероструктуры с InAs/AlAs квантовыми ямами и квантовыми точками, выращенные на гибридных подложках GaAs/Si

“…При использованном нами нерезонансном возбуждении фотолюминесценции возможны два сценария, приводящих к уменьшению концентрации носителей заряда в СС и КТ при появлении дефектов -центров безызлучательной рекомбинации в матрице AlAs. Уменьшение концентрации носителей заряда захваченных в КТ и СС, из-за повышения темпа безызлучательной рекомбинации в матрице [22] Несмотря на то, что энергия активации гашения полосы СС (17 мэВ) в гетероструктуре InAs/AlAs/GaAs/Si близка к энергии активации гашения полосы КТ (20 мэВ), механизм температурного гашения не столь очевиден. Дело в том, что в СС гетероструктур, выращенных на согласованных подложках, гашение ФЛ при повышении температуры обусловлено термоактивацией в делокализованные состояния выше уровня протекания с последующим транспортом к локализованным в плоскости СС центрам безызлучательной рекомбинации [11].…”