Exciton and biexciton dynamics in a single self-assembled InAs/In0.53Ga0.23Al0.24As/InP(001) quantum dash emitting near 1.55 μm has been investigated by micro-photoluminescence and time-resolved micro-photoluminescence at T = 4.2 K. The exciton and biexciton fine structure splitting of ∼60 μeV, the biexciton binding energy of ∼3.5 meV, and the characteristic exciton and biexciton decay times of 2.0 ± 0.1 ns and 1.1 ± 0.1 ns, respectively, have been determined. The measurement of the biexciton and exciton cross-correlation statistics of the photon emission confirmed the cascaded relaxation process. The exciton-to-biexciton decay time ratio and a small fine structure splitting suggest carrier localization within the investigated quantum dash.

1.
J.
Brault
,
M.
Gendry
,
G.
Grenet
,
G.
Hollinger
,
Y.
Desiéres
, and
T.
Benyattou
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
2932
(
1998
).
2.
J. M.
Garcia
,
L.
Gonzales
,
M. U.
Gonzalez
,
J. P.
Silveira
,
Y.
Gonzalez
, and
F.
Briones
,
J. Cryst. Growth
227
,
975
(
2001
).
3.
H.
Li
,
T.
Daniel-Rice
, and
M.-A.
Hasan
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
1367
(
2002
).
4.
A.
Sauerwald
,
T.
Kümmell
,
G.
Bacher
,
A.
Somers
,
R.
Schwertberger
,
J. P.
Reithmaier
, and
A.
Forchel
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
253112
(
2005
).
5.
J. P.
Reithmaier
,
A.
Somers
,
S.
Deubert
,
R.
Schwertberger
,
W.
Kaiser
,
A.
Forchel
,
M.
Calligaro
,
P.
Resneau
,
O.
Parillaud
,
S.
Bansropun
,
M.
Krakowski
,
R.
Alizon
,
D.
Hadass
,
A.
Bilenca
,
H.
Dery
,
V.
Mikhelashvili
,
G.
Eisenstain
,
M.
Gioannini
,
I.
Montrosset
,
T. W.
Berg
,
M.
van der Poel
,
J.
Mork
, and
B.
Tromborg
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
38
,
2088
(
2005
).
6.
B.
Ooi
,
H.
Susanto Djie
,
Y.
Wang
,
C.-L.
Tan
,
J.
Hwang
,
X.-M.
Fang
,
J.
Fastenau
,
A.
Liu
,
G.
Dang
, and
W.
Chang
,
IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
14
,
1230
(
2008
).
7.
J. P.
Reithmaier
,
G.
Eisenstein
, and
A.
Forchel
,
Proc. IEEE
95
,
1779
(
2007
).
8.
F.
Lelarge
,
B.
Dagens
,
J.
Renaudier
,
R.
Brenot
,
A.
Accard
,
F.
van Dijk
,
D.
Make
,
O.
Le Gouezigou
,
J.-G.
Provost
,
F.
Poingt
,
J.
Landreau
,
O.
Drisse
,
E.
Derouin
,
B.
Rousseau
,
F.
Pommereau
, and
G.-H.
Duan
,
J. Sel. Top. Quantum Electron.
13
,
111
(
2007
).
9.
S.
Hein
,
S.
Höfling
, and
A.
Forchel
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
21
,
528
(
2009
).
10.
A.
Capua
,
A.
Saal
,
O.
Karni
,
G.
Eisenstein
,
J. P.
Reithmaier
, and
K.
Yvind
,
Opt. Express
20
,
347
(
2012
).
11.
E.
Sooudi
,
G.
Huyet
,
J. G.
McInerney
,
F.
Lelarge
,
K.
Merghem
,
R.
Rosales
,
A.
Martinez
,
A.
Ramdane
, and
S. P.
Hegarty
,
IEEE Photon. Technol. Lett.
23
,
1544
(
2011
).
12.
K.
Merghem
,
A.
Martinez
,
A.
Akrout
,
J.-P.
Tourrence
,
A.
Accard
,
F.
Lelarge
, and
A.
Ramdane
,
IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron.
17
,
1292
(
2011
).
13.
A.
Hurtado
,
M.
Nami
,
I. D.
Henning
,
M. J.
Adams
, and
L. F.
Lester
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
161117
(
2012
).
14.
M.
Dontabactouncy
,
R.
Piron
,
K.
Klaime
,
N.
Chevalier
,
K.
Tavernier
,
S.
Loualiche
,
A.
Le Corre
,
D.
Larsson
,
C.
Rosenberg
,
E.
Semenova
, and
K.
Yvind
,
J. Appl. Phys.
111
,
023102
(
2012
).
15.
M. Z. M.
Khan
,
T. K.
Ng
,
C.-S.
Lee
,
P.
Bhattacharya
, and
B. S.
Ooi
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
091102
(
2013
).
16.
C. H.
Bennett
and
G.
Bastard
, in
Proceeding of the IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing
(
1984
), pp.
175
179
.
17.
N.
Gisin
,
G.
Ribordy
,
W.
Tittel
, and
H.
Zbinden
,
Rev. Mod. Phys.
74
,
145
(
2002
).
18.
K.
Takemoto
,
Y.
Nambu
,
T.
Miyazawa
,
K.
Wakui
,
S.
Hirose
,
T.
Usuki
,
M.
Takatsu
,
N.
Yokoyama
,
K.
Yoshino
,
A.
Tomita
,
S.
Yorozu
,
Y.
Sakuma
, and
Y.
Arakawa
,
Appl. Phys. Express
3
,
092802
(
2010
).
19.
S.
Buckley
,
K.
Rivoire
, and
J.
Vučković
,
Rep. Prog. Phys.
75
,
126503
(
2012
).
20.
R.
Bose
,
X.
Yang
,
R.
Chatterjee
,
J.
Gao
, and
C. W.
Wong
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
111117
(
2007
).
21.
L.
Seravalli
,
G.
Trevisi
, and
P.
Frigeri
,
Cryst. Eng. Comm.
14
,
6833
(
2012
).
22.
D.
Elvira
,
R.
Hostein
,
B.
Fain
,
L.
Moniello
,
A.
Michon
,
G.
Beaudoin
,
R.
Braive
,
I.
Robert-Philip
,
I.
Abram
,
I.
Sagnes
, and
A.
Beveratos
,
Phys. Rev. B
84
,
195302
(
2011
).
23.
K.
Takemoto
,
M.
Takatsu
,
S.
Hirose
,
N.
Yokoyama
,
Y.
Sakuma
,
T.
Usuki
,
T.
Miyazawa
, and
Y.
Arakawa
,
J. Appl. Phys.
101
,
081720
(
2007
).
24.
T.
Miyazawa
,
T.
Nakaoka
,
T.
Usuki
,
Y.
Arakawa
,
K.
Takemoto
,
S.
Hirose
,
S.
Okumura
,
M.
Takatsu
, and
N.
Yokoyama
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
161104
(
2008
).
25.
M. D.
Birowosuto
,
H.
Sumikura
,
S.
Matsuo
,
H.
Taniyama
,
P. J.
van Veldhoven
,
R.
Notzel
, and
M.
Notomi
,
Sci. Rep.
2
,
321
(
2012
).
26.
M.
Benyoucef
,
M.
Yacob
,
J. P.
Reithmaier
,
J.
Kettler
, and
P.
Michler
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
162101
(
2013
).
27.
J. S.
Pelc
,
L.
Yu
,
K.
De Greve
,
P. L.
McMahon
,
C. M.
Natarajan
,
V.
Esfandyarpour
,
S.
Maier
,
C.
Schneider
,
M.
Kamp
,
S.
Höfling
,
R. H.
Hadfield
,
A.
Forchel
,
Y.
Yamamoto
, and
M. M.
Fejer
,
Opt. Express
20
,
27510
(
2012
).
28.
N.
Chauvin
,
P.
Nedel
,
C.
Seassal
,
B.
Ben Bakir
,
X.
Letartre
,
M.
Gendry
,
A.
Fiore
, and
P.
Viktorovitch
,
Phys. Rev. B
80
,
045315
(
2009
).
29.
T.
Mensing
,
L.
Worschech
,
R.
Schwertberger
,
J. P.
Reithmaier
, and
A.
Forchel
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
2799
(
2003
).
30.
A.
Musiał
,
P.
Kaczmarkiewicz
,
G.
Sȩk
,
P.
Podemski
,
P.
Machnikowski
,
J.
Misiewicz
,
S.
Hein
,
S.
Höfling
, and
A.
Forchel
,
Phys. Rev. B
85
,
035314
(
2012
).
31.
G.
Sȩk
,
P.
Podemski
,
A.
Musiał
,
J.
Misiewicz
,
S.
Hein
,
S.
Höfling
, and
A.
Forchel
,
J. Appl. Phys.
105
,
086104
(
2009
).
32.
R.
Hanbury Brown
and
R. Q.
Twiss
,
Nature (London)
177
,
27
(
1956
).
33.
Single Quantum Dots: Fundamentals, Applications, and New Concepts
, edited by
P.
Michler
(
Springer-Verlag
,
Berlin Heidelberg
,
2003
).
34.
D. V.
Regelman
,
U.
Mizrahi
,
D.
Gershoni
,
E.
Ehrenfreund
,
W. V.
Schoenfeld
, and
P. M.
Petroff
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
257401
(
2001
).
35.
A.
Kiraz
,
S.
Falth
,
C.
Becher
,
B.
Gayral
,
W. V.
Schoenfeld
,
P. M.
Petroff
,
L.
Zhang
,
E.
Hu
, and
I.
Immamoǧlu
,
Phys. Rev. B
65
,
161303R
(
2002
).
36.
G.
Bacher
,
R.
Weigand
,
J.
Seufert
,
V. D.
Kulakovskii
,
N. A.
Gippius
,
A.
Forchel
,
K.
Leonardi
, and
D.
Hommel
,
Phys. Rev. Lett.
83
,
4417
(
1999
).
37.
M.
Syperek
,
Ł.
Dusanowski
,
J.
Andrzejewski
,
W.
Rudno-Rudziński
,
G.
Sȩk
,
J.
Misiewicz
, and
F.
Lelarge
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
083104
(
2013
).
38.
K.
Karrai
and
R. J.
Warburton
,
Superlattices Microstruct.
33
,
311
(
2003
).
39.
G. D.
Gillen
,
C.
DiRocco
,
P.
Powers
, and
S.
Guha
,
Appl. Opt.
47
,
164
(
2008
).
40.
S. J.
Adachi
,
J. Appl. Phys.
66
,
6030
(
1989
).
41.
G.
Bastard
,
Wave Mechanics Applied to Semiconductor Heterostructures
(
Wiley
,
New York
,
1991
).
42.
P.
Lawaetz
,
Phys. Rev. B
4
,
3460
(
1971
).
43.
C.
Hermann
and
C.
Weisbuch
,
Phys. Rev. B
15
,
823
(
1977
).
44.
M.
Wimmer
,
S. V.
Nair
, and
J.
Shumway
,
Phys. Rev. B
73
,
165305
(
2006
).
You do not currently have access to this content.