We report results of a study of polytypic GaAs nanowires using low-temperature photoluminescence excitation spectroscopy. The nanowire ensemble shows a strong absorption at 1.517 eV, as a result of resonant generation of heavy-hole excitons in the zinc-blende segments of the nanowires. Excitons then diffuse along the length of the nanowire and are trapped by the type-II quantum discs arising from the zinc-blende/wurtzite crystal structure alternation and recombine radiatively. Finally, experiments on single nanowires demonstrate that the energy of the Γ7 conduction band to Γ9 valence band exciton of wurtzite GaAs is 1.521 eV at 4 K.
REFERENCES
1.
J.
Wallentin
, N.
Anttu
, D.
Asoli
, M.
Huffman
, I.
Aberg
, M. H.
Magnusson
, G.
Siefer
, P.
Fuss-Kailuweit
, F.
Dimroth
, B.
Wizigmann
, K.
Deppert
, and M. T.
Borgstrom
, Science
339
, 1057
(2013
).2.
P.
Krogstrup
, H. I.
Jorgensen
, M.
Heiss
, O.
Demichel
, J. V.
Holm
, M.
Aagesen
, J.
Nygard
, and A.
Fontcuberta i Morral
, Nat. Photonics
7
, 306
(2013
).3.
T. M.
Babinec
, B. J. M.
Hausmann
, M.
Khan
, Y.
Zhang
, J. R.
Maze
, P. R.
Hemmer
, and M.
Loncar
, Nat. Nanotechnol.
5
, 195
(2010
).4.
J.
Claudon
, J.
Bleuse
, N. S.
Malik
, M.
Bazin
, P.
Jaffrenou
, N.
Gregersen
, C.
Sauvan
, P.
Lalanne
, and J. M.
Gérard
, Nat. Photonics
4
, 174
(2010
).5.
O.
Gazzano
, S.
Michaelis de Vasconcellos
, C.
Arnold
, A.
Nowak
, E.
Galopin
, I.
Sagnes
, L.
Lanco
, A.
Lemaître
, and P.
Senellart
, Nat. Commun.
4
, 1425
(2013
).6.
M.
Heiss
, Y.
Fontana
, A.
Gustafsson
, G.
Wüst
, C.
Magen
, D. D.
O'Regan
, J. W.
Luo
, B.
Ketterer
, S.
Conesa-Boj
, A. V.
Kuhlmann
, J.
Houel
, E.
Russo-Averchi
, J. R.
Morante
, M.
Cantoni
, N.
Marzari
, J.
Arbiol
, A.
Zunger
, R. J.
Warburton
, and A.
Fontcuberta i Morral
, Nature Mater.
12
, 439
(2013
).7.
M. E.
Reimer
, G.
Bulgarini
, N.
Akopian
, M.
Hocevar
, M. B.
Bavinck
, M. A.
Verheijen
, E. P. A. M.
Bakkers
, L. P.
Kouwenhoven
, and V.
Zwiller
, Nat. Commun.
3
, 737
(2012
).8.
A.
Tribu
, G.
Sallen
, T.
Aichele
, R.
André
, J.-P.
Poizat
, C.
Bougerol
, S.
Tatarenko
, and K.
Kheng
, Nano Lett.
8
, 4326
(2008
).9.
D.
Bajoni
, P.
Senellart
, E.
Wertz
, I.
Sagnes
, A.
Miard
, A.
Lemaître
, and J.
Bloch
, Phys. Rev. Lett.
100
, 047401
(2008
).10.
A.
Das
, J.
Heo
, M.
Jankowski
, W.
Guo
, L.
Zhang
, H.
Deng
, and P.
Bhattacharya
, Phys. Rev. Lett.
107
, 066405
(2011
).11.
A.
De
and C. E.
Pryor
, Phys. Rev. B
81
, 155210
(2010
).12.
P.
Caroff
, K.
Dick
, J.
Johansson
, M. E.
Messing
, K.
Deppert
, and L.
Samuelson
, Nat. Nanotechnol.
4
, 50
(2009
).13.
N.
Akopian
, G.
Patriarche
, L.
Liu
, J.-C.
Harmand
, and V.
Zwiller
, Nano Lett.
10
, 1198
(2010
).14.
H. L.
Zhou
, T. B.
Hoang
, D. L.
Dheeraj
, A. T. J.
van Helvoort
, L.
Liu
, J. C.
Harmand
, B. O.
Fimland
, and H.
Weman
, Nanotechnology
20
, 415701
(2009
).15.
B.
Ketterer
, M.
Heiss
, E.
Uccelli
, J.
Arbiol
, and A.
Fontcuberta i Morral
, ACS Nano
5
, 7585
(2011
).16.
P.
Kusch
, S.
Breuer
, M.
Ramsteiner
, L.
Geelhaar
, H.
Riechert
, and S.
Reich
, Phys. Rev. B
86
, 075317
(2012
).17.
M.
Heiss
, S.
Conesa-Boj
, J.
Ren
, H.-H.
Tseng
, A.
Gali
, A.
Rudolph
, E.
Uccelli
, F.
Peiro
, J. R.
Morante
, D.
Schuh
, E.
Reiger
, E.
Kaxiras
, J.
Arbiol
, and A.
Fontcuberta i Morral
, Phys. Rev. B
83
, 045303
(2011
).18.
L.
Ahtapodov
, J.
Todorovic
, P.
Olk
, T.
Mjåland
, P.
Slåttnes
, D. L.
Dheeraj
, A. T. J.
van Helvoort
, B.-O.
Fimland
, and H.
Weman
, Nano Lett.
12
, 6090
(2012
).19.
U.
Jahn
, J.
Lähnemann
, C.
Pfüller
, O.
Brandt
, S.
Breuer
, B.
Jenichen
, M.
Ramsteiner
, L.
Geelhaar
, and H.
Riechert
, Phys. Rev. B
85
, 045323
(2012
).20.
T. B.
Hoang
, A. F.
Moses
, H. L.
Zhou
, D. L.
Dheeraj
, B. O.
Fimland
, and H.
Weman
, Appl. Phys. Lett.
94
, 133105
(2009
).21.
T.
Cheiwchanchamnangij
and W. R. L.
Lambrecht
, Phys. Rev. B
84
, 035203
(2011
).22.
A. M.
Graham
, P.
Corfdir
, M.
Heiss
, S.
Conesa-Boj
, E.
Uccelli
, A.
Fontcuberta i Morral
, and R. T.
Phillips
, Phys. Rev. B
87
, 125304
(2013
).23.
P.
Corfdir
, B.
Van Hattem
, E.
Uccelli
, S.
Conesa-Boj
, P.
Lefebvre
, A.
Fontcuberta i Morral
, and R. T.
Phillips
, “Three-dimensional magneto-photoluminescence as a probe of the electronic properties of crystal-phase quantum disks in GaAs nanowires
,” Nano Lett.
(submitted).24.
W.
Peng
, F.
Jabeen
, B.
Jusserand
, J. C.
Harmand
, and M.
Bernard
, Appl. Phys. Lett.
100
, 073102
(2012
).25.
P.
Corfdir
, P.
Lefebvre
, J.
Ristić
, P.
Valvin
, E.
Calleja
, A.
Trampert
, J.-D.
Ganière
, and B.
Deveaud-Plédran
, J. Appl. Phys.
105
, 013113
(2009
).26.
O.
Brandt
, C.
Pfüller
, C.
Chèze
, L.
Geelhaar
, and H.
Riechert
, Phys. Rev. B
81
, 045302
(2010
).27.
P.
Corfdir
, M.
Abid
, A.
Mouti
, P. A.
Stadelmann
, E.
Papa
, J.-P.
Ansermet
, J.-D.
Ganière
, and B.
Deveaud-Plédran
, Nanotechnology
22
, 285710
(2011
).28.
S.
Perera
, K.
Pemasiri
, M. A.
Fickenscher
, H. E.
Jackson
, L. M.
Smith
, J.
Yarrison-Rice
, S.
Paiman
, Q.
Gao
, H. H.
Tan
, and C.
Jagadish
, Appl. Phys. Lett.
97
, 023106
(2010
).29.
G.
Jacopin
, L.
Rigutti
, L.
Largeau
, F.
Fortuna
, F.
Furtmayr
, F. H.
Julien
, M.
Eickhoff
, and M.
Tchernycheva
, J. Appl. Phys.
110
, 064313
(2011
).30.
O.
Demichel
, M.
Heiss
, J.
Bleuse
, H.
Mariette
, and A.
Fontcuberta i Morral
, Appl. Phys. Lett.
97
, 201907
(2010
).31.
P.
Corfdir
and P.
Lefebvre
, J. Appl. Phys.
112
, 053512
(2012
).32.
I.
Zardo
, S.
Conesa-Boj
, F.
Peiro
, J. R.
Morante
, J.
Arbiol
, E.
Uccelli
, G.
Abstreiter
, and A.
Fontcuberta i Morral
, Phys. Rev. B
80
, 245324
(2009
).33.
B.
Ketterer
, M.
Heiss
, M. J.
Livrozet
, A.
Rudolph
, E.
Reiger
, and A.
Fontcuberta i Morral
, Phys. Rev. B
83
, 125307
(2011
).34.
D.
Araújo
, G.
Oelgart
, J.-D.
Ganière
, and F. K.
Reinhart
, Appl. Phys. Lett.
62
, 2992
(1993
).35.
C. K.
Yong
, H. J.
Joyce
, J.
Lloyd-Hugues
, Q.
Gao
, H. H.
Tan
, C.
Jagadish
, M. B.
Johnston
, and L. M.
Herz
, Small
8
, 1725
(2012
).36.
B.
Gil
and O.
Briot
, Phys. Rev. B
55
, 2530
(1997
);B.
Gil
, Phys. Rev. B
64
, 201310
–R
(2001
).37.
F.
Bechstedt
and A.
Belabbes
, J. Phys.: Condens. Matter
25
, 273201
(2013
).38.
P.
Tronc
, Yu. E.
Kitaev
, G.
Wang
, M. F.
Limonov
, A. G.
Panfilov
, and G.
Neu
, Phys. Status Solidi B
216
, 599
(1999
).39.
D.
Spirkoska
, Al. L.
Efros
, W. R. L.
Lambrecht
, T.
Cheiwchanchamnangij
, A.
Fontcuberta i Morral
, and G.
Abstreiter
, Phys. Rev. B
85
, 045309
(2012
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
