Submonolayer quantum dots as active medium in opto-electronic devices promise to combine the high density of states of quantum wells with the fast recovery dynamics of self-assembled quantum dots. We investigate the gain and phase recovery dynamics of a semiconductor optical amplifier based on InAs submonolayer quantum dots in the regime of linear operation by one- and two-color heterodyne pump-probe spectroscopy. We find an as fast recovery dynamics as for quantum dot-in-a-well structures, reaching 2 ps at moderate injection currents. The effective quantum well embedding the submonolayer quantum dots acts as a fast and efficient carrier reservoir.

1.
Quantum Well Lasers
, edited by
J. P. S.
Zory
(
Academic Press
,
1993
).
2.
A. A.
Ukhanov
,
A.
Stintz
,
P. G.
Eliseev
, and
K. J.
Malloy
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
1058
(
2004
).
3.
S.
Dommers
,
V. V.
Temnov
,
U.
Woggon
,
J.
Gomis
,
J.
Martinez-Pastor
,
M.
Laemmlin
, and
D.
Bimberg
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
033508
(
2007
).
4.
J.
Gomis-Bresco
,
S.
Dommers
,
V.
Temnov
,
U.
Woggon
,
M.
Laemmlin
,
D.
Bimberg
,
E.
Malic
,
M.
Richter
,
E.
Schöll
, and
A.
Knorr
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
256803
(
2008
).
5.
T.
Akiyama
,
H.
Kuwatsuka
,
T.
Simoyama
,
Y.
Nakata
,
K.
Mukai
,
M.
Sugawara
,
O.
Wada
, and
H.
Ishikawa
,
IEEE J. Quantum Electron.
37
,
1059
1065
(
2001
).
6.
S.
Krishna
,
D.
Zhu
,
J.
Xu
,
K. K.
Linder
,
O.
Qasaimeh
,
P.
Bhattacharya
, and
D. L.
Huffaker
,
J. Appl. Phys.
86
,
6135
(
1999
).
7.
T.
Niermann
,
F.
Kießling
,
M.
Lehmann
,
J.-H.
Schulze
,
T. D.
Germann
,
K.
Pötschke
,
A.
Strittmatter
, and
U. W.
Pohl
,
J. Appl. Phys.
112
,
083505
(
2012
).
8.
D.
Quandt
,
J.-H.
Schulze
,
A.
Schliwa
,
Z.
Diemer
,
C.
Prohl
,
A.
Lenz
,
H.
Eisele
,
A.
Strittmatter
,
U. W.
Pohl
,
M.
Gschrey
,
S.
Rodt
,
S.
Reitzenstein
,
D.
Bimberg
,
M.
Lehmann
, and
M.
Weyland
,
Phys. Rev. B
91
,
235418
(
2015
).
9.
A.
Lenz
,
H.
Eisele
,
J.
Becker
,
J.-H.
Schulze
,
T. D.
Germann
,
F.
Luckert
,
K.
Pötschke
,
E.
Lenz
,
L.
Ivanova
,
A.
Strittmatter
,
D.
Bimberg
,
U. W.
Pohl
, and
M.
Dähne
,
J. Vacuum Sci. Technol. B
29
,
04D104
(
2011
).
10.
Z. C.
Xu
,
K.
Leosson
,
D.
Birkedal
,
V.
Lyssenko
,
J. M.
Hvam
, and
J.
Sadowski
,
Nanotechnology
14
,
1259
(
2003
).
11.
L. C.
Andreani
,
G.
Panzarini
, and
J.-M.
Gérard
,
Phys. Rev. B
60
,
13276
(
1999
).
12.
Z. C.
Xu
,
Y. T.
Zhang
,
J. M.
Hvam
,
J. J.
Xu
,
X. S.
Chen
, and
W.
Lu
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
013113
(
2006
).
13.
A.
Manohar
,
S.
Sengupta
,
H.
Ghadi
, and
S.
Chakrabarti
,
J. Lumin.
158
,
149
(
2015
).
14.
J. O.
Kim
,
S.
Sengupta
,
A. V.
Barve
,
Y. D.
Sharma
,
S.
Adhikary
,
S. J.
Lee
,
S. K.
Noh
,
M. S.
Allen
,
J. W.
Allen
,
S.
Chakrabarti
, and
S.
Krishna
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
011131
(
2013
).
15.
D.
Arsenijevic
,
C. Y.
Liu
,
A.
Payusov
,
M.
Stubenrauch
, and
D.
Bimberg
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
24
,
906
(
2012
).
16.
F.
Hopfer
,
A.
Mutig
,
M.
Kuntz
,
G.
Fiol
,
D.
Bimberg
,
N. N.
Ledentsov
,
V. A.
Shchukin
,
S. S.
Mikhrin
,
D. L.
Livshits
,
I. L.
Krestnikov
,
A. R.
Kovsh
,
N. D.
Zakharov
, and
P.
Werner
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
141106
(
2006
).
17.
S. A.
Blokhin
,
N. A.
Maleev
,
A. G.
Kuzmenkov
,
A. V.
Sakharov
,
M. M.
Kulagina
,
Y. M.
Shernyakov
,
I. I.
Novikov
,
M. V.
Maximov
,
V. M.
Ustinov
,
A. R.
Kovsh
,
S. S.
Mikhrin
,
N. N.
Ledentsov
,
G.
Lin
, and
J. Y.
Chi
,
IEEE J. Quantum Electron.
42
,
851
(
2006
).
18.
A. G.
Kuzmenkov
,
V. M.
Ustinov
,
G. S.
Sokolovskii
,
N. A.
Maleev
,
S. A.
Blokhin
,
A. G.
Deryagin
,
S. V.
Chumak
,
A. S.
Shulenkov
,
S. S.
Mikhrin
,
A. R.
Kovsh
,
A. D.
McRobbie
,
W.
Sibbett
,
M. A.
Cataluna
, and
E. U.
Rafailov
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
121106
(
2007
).
19.
N. N.
Ledentsov
,
D.
Bimberg
,
F.
Hopfer
,
A.
Mutig
,
V. A.
Shchukin
,
A.
Savel'ev
,
G.
Fiol
,
E.
Stock
,
H.
Eisele
,
M.
Dähne
,
D.
Gerthsen
,
U.
Fischer
,
D.
Litvinov
,
A.
Rosenauer
,
S. S.
Mikhrin
,
A. R.
Kovsh
,
N. D.
Zakharov
, and
P.
Werner
,
Nanoscale Res. Lett.
2
,
417
(
2007
).
20.
D. Z.-Y.
Ting
,
S. V.
Bandara
,
S. D.
Gunapala
,
J. M.
Mumolo
,
S. A.
Keo
,
C. J.
Hill
,
J. K.
Liu
,
E. R.
Blazejewski
,
B.
Rafol
, and
Y.-C.
Chang
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
111107
(
2009
).
21.
P.
Lam
,
J.
Wu
,
M. C.
Tang
,
Q.
Jiang
,
S.
Hatch
,
R.
Beanland
,
J.
Wilson
,
R.
Allison
, and
H. Y.
Liu
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
126
,
83
(
2014
).
22.
Z. C.
Xu
,
D.
Birkedal
,
M.
Juhl
, and
J. M.
Hvam
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
3259
(
2004
).
23.
B.
Sumpf
,
S.
Deubert
,
G.
Erbert
,
J.
Fricke
,
J. P.
Reithmaier
,
A.
Forchel
,
R.
Staske
, and
G.
Tränkle
,
Electron. Lett.
39
,
1655
(
2003
).
24.
J. D.
Dow
and
D.
Redfield
,
Phys. Rev. B
5
,
594
(
1972
).
25.
D.
Bimberg
and
N.
Ledentsov
,
J. Phys.: Condens. Matter
15
,
R1063
(
2003
).
26.
M.
Kolarczik
,
N.
Owschimikow
,
B.
Herzog
,
F.
Buchholz
,
Y. I.
Kaptan
, and
U.
Woggon
,
Phys. Rev. B
91
,
235310
(
2015
).
27.
G.
Eisenstein
,
J. M.
Wiesenfeld
,
M.
Wegener
,
G.
Sucha
,
D. S.
Chemla
,
S.
Weiss
,
G.
Raybon
, and
U.
Koren
,
Appl. Phys. Lett.
58
,
158
(
1991
).
28.
L.
Zhang
,
I.
Kang
,
A.
Bhardwaj
,
N.
Sauer
,
S.
Cabot
,
J.
Jaques
, and
D. T.
Neilson
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
18
,
2323
(
2006
).
29.
Y.
Kaptan
,
H.
Schmeckebier
,
B.
Herzog
,
D.
Arsenijević
,
M.
Kolarczik
,
V.
Mikhelashvili
,
N.
Owschimikow
,
G.
Eisenstein
,
D.
Bimberg
, and
U.
Woggon
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
261108
(
2014
).
30.
T.
Vallaitis
,
C.
Koos
,
R.
Bonk
,
W.
Freude
,
M.
Laemmlin
,
C.
Meuer
,
D.
Bimberg
, and
J.
Leuthold
,
Opt. Express
16
,
170
(
2008
).
31.
J.
Park
,
Y. D.
Jang
,
J. S.
Baek
,
N. J.
Kim
,
K. J.
Yee
,
H.
Lee
,
D.
Lee
,
S. H.
Pyun
,
W. G.
Jeong
, and
J.
Kim
,
Opt. Express
20
,
6215
6224
(
2012
).
32.
T.
Akiyama
,
N.
Hatori
,
Y.
Nakata
,
H.
Ebe
, and
M.
Sugawara
,
Phys. Status Solidi B
238
,
301
304
(
2003
).
33.
Z. C.
Xu
,
Y. T.
Zhang
,
A.
Tackeuchi
,
Y. J.
Horikoshi
, and
J. M.
Hvam
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
063103
(
2008
).
34.
T.
Switaiski
,
U.
Woggon
,
D. E. A.
Angeles
,
A.
Hoffmann
,
J.-H.
Schulze
,
T. D.
Germann
,
A.
Strittmatter
, and
U. W.
Pohl
,
Phys. Rev. B
88
,
035314
(
2013
).
35.
N.
Owschimikow
,
M.
Kolarczik
,
Y. I.
Kaptan
,
N. B.
Grosse
, and
U.
Woggon
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
101108
(
2014
).
You do not currently have access to this content.