Quantum dots (QDs) embedded in nanowires represent one of the most promising technologies for applications in quantum photonics. Self-assembled bottom-up fabrication is attractive to overcome the technological challenges involved in a top-down approach, but it needs post-growth investigations in order to understand the self-organization process. We investigate the QD formation by self-segregation in AlxGa1xAs shells as a function of thickness and cross-section morphology. By analysing light emission from several hundreds of emitters, we find that there is a certain thickness threshold for the observation of the QDs. The threshold becomes smaller if a thin AlAs layer is pre-deposited between the GaAs nanowire core and the AlxGa1xAs shell. Our results evidence the development of the quantum emitters during the shell growth and provide more guidance for their use in quantum photonics.

1.
D. L.
Huffaker
,
G.
Park
,
Z.
Zou
,
O. B.
Shchekin
, and
D. G.
Deppe
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
2564
(
1998
).
2.
T.
Newell
,
D.
Bossert
,
A.
Stintz
,
B.
Fuchs
,
K.
Malloy
, and
L.
Lester
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
11
,
1527
(
1999
).
3.
P.
Michler
,
A.
Kiraz
,
C.
Becher
,
W. V.
Schoenfeld
,
P. M.
Petroff
,
L.
Zhang
,
E.
Hu
, and
A.
Imamoglu
,
Science
290
,
2282
(
2000
).
4.
C.
Santori
,
D.
Fattal
,
J.
Vuckovic
,
G. S.
Solomon
, and
Y.
Yamamoto
,
Nature
419
,
594
(
2002
).
5.
L.
Childress
,
J. M.
Taylor
,
A. S.
Sørensen
, and
M. D.
Lukin
,
Phys. Rev. A
72
,
052330
(
2005
).
6.
R. M.
Stevenson
,
R. J.
Young
,
P.
Atkinson
,
K.
Cooper
,
D. A.
Ritchie
, and
A. J.
Shields
,
Nature
439
,
179
(
2006
).
7.
A. J.
Nozik
,
Chem. Phys. Lett.
457
,
3
(
2008
).
8.
9.
A.
Laucht
,
J. M.
Villas-Bôas
,
S.
Stobbe
,
N.
Hauke
,
F.
Hofbauer
,
G.
Böhm
,
P.
Lodahl
,
M.-C.
Amann
,
M.
Kaniber
, and
J. J.
Finley
,
Phys. Rev. B
82
,
075305
(
2010
).
10.
M. T.
Borgström
,
V.
Zwiller
,
E.
Müller
, and
A.
Imamoglu
,
Nano Lett.
5
,
1439
(
2005
).
11.
R.
Agarwal
and
C.
Lieber
,
Appl. Phys. A
85
,
209
(
2006
).
12.
E. D.
Minot
,
F.
Kelkensberg
,
M.
van Kouwen
,
J. A.
van Dam
,
L. P.
Kouwenhoven
,
V.
Zwiller
,
M. T.
Borgström
,
O.
Wunnicke
,
M. A.
Verheijen
, and
E. P. A. M.
Bakkers
,
Nano Lett.
7
,
367
(
2007
).
13.
A.
Tribu
,
G.
Sallen
,
T.
Aichele
,
R.
André
,
J.-P.
Poizat
,
C.
Bougerol
,
S.
Tatarenko
, and
K.
Kheng
,
Nano Lett.
8
,
4326
(
2008
).
14.
J.
Heinrich
,
A.
Huggenberger
,
T.
Heindel
,
S.
Reitzenstein
,
S.
Höfling
,
L.
Worschech
, and
A.
Forchel
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
211117
(
2010
).
15.
J.
Claudon
,
J.
Bleuse
,
N. S.
Malik
,
M.
Bazin
,
P.
Jaffrennou
,
N.
Gregersen
,
C.
Sauvan
,
P.
Lalanne
, and
J.-M.
Gérard
,
Nat. Photonics
4
,
174
(
2010
).
16.
G.
Bulgarini
,
M. E.
Reimer
,
T.
Zehender
,
M.
Hocevar
,
E. P. A. M.
Bakkers
,
L. P.
Kouwenhoven
, and
V.
Zwiller
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
121106
(
2012
).
17.
S.
Bounouar
,
M.
Elouneg-Jamroz
,
M. d.
Hertog
,
C.
Morchutt
,
E.
Bellet-Amalric
,
R.
André
,
C.
Bougerol
,
Y.
Genuist
,
J.-P.
Poizat
,
S.
Tatarenko
, and
K.
Kheng
,
Nano Lett.
12
,
2977
(
2012
).
18.
M.
Montinaro
,
G.
Wüst
,
M.
Munsch
,
Y.
Fontana
,
E.
Russo-Averchi
,
M.
Heiss
,
A.
Fontcuberta i Morral
,
R. J.
Warburton
, and
M.
Poggio
,
Nano Lett.
14
,
4454
(
2014
).
19.
I.
Yeo
,
P.-L.
de Assis
,
A.
Gloppe
,
E.
Dupont-Ferrier
,
P.
Verlot
,
N. S.
Malik
,
E.
Dupuy
,
J.
Claudon
,
J.-M.
Gérard
,
A.
Auffèves
,
G.
Nogues
,
S.
Seidelin
,
J.-P.
Poizat
,
O.
Arcizet
, and
M.
Richard
,
Nat. Nanotechnol.
9
,
106
(
2014
).
20.
M.
Heiss
,
Y.
Fontana
,
A.
Gustafsson
,
G.
Wüst
,
C.
Magen
,
D. D.
ORegan
,
J. W.
Luo
,
B.
Ketterer
,
S.
Conesa-Boj
,
A.
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
,
Nat. Mater.
12
,
439
(
2013
).
21.
L.
Mancini
,
Y.
Fontana
,
S.
Conesa-Boj
,
I.
Blum
,
F.
Vurpillot
,
L.
Francaviglia
,
E.
Russo-Averchi
,
M.
Heiss
,
J.
Arbiol
,
A. F.
i. Morral
, and
L.
Rigutti
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
243106
(
2014
).
22.
Y.
Fontana
,
P.
Corfdir
,
B.
Van Hattem
,
E.
Russo-Averchi
,
M.
Heiss
,
S.
Sonderegger
,
C.
Magen
,
J.
Arbiol
,
R. T.
Phillips
, and
A.
Fontcuberta i Morral
,
Phys. Rev. B
90
,
075307
(
2014
).
23.
D.
Rudolph
,
S.
Funk
,
M.
Döblinger
,
S.
Morkötter
,
S.
Hertenberger
,
L.
Schweickert
,
J.
Becker
,
S.
Matich
,
M.
Bichler
,
D.
Spirkoska
,
I.
Zardo
,
J. J.
Finley
,
G.
Abstreiter
, and
G.
Koblmüller
,
Nano Lett.
13
,
1522
(
2013
).
24.
C.
Colombo
,
D.
Spirkoska
,
M.
Frimmer
,
G.
Abstreiter
, and
A.
Fontcuberta i Morral
,
Phys. Rev. B
77
,
155326
(
2008
).
25.
E.
Uccelli
,
J.
Arbiol
,
C.
Magen
,
P.
Krogstrup
,
E.
Russo-Averchi
,
M.
Heiss
,
G.
Mugny
,
F.
Morier-Genoud
,
J.
Nygard
,
J. R.
Morante
, and
A.
Fontcuberta i Morral
,
Nano Lett.
11
,
3827
(
2011
).
26.
M.
Heigoldt
,
J.
Arbiol
,
D.
Spirkoska
,
J. M.
Rebled
,
S.
Conesa-Boj
,
G.
Abstreiter
,
F.
Peiró
,
J. R.
Morante
, and
A.
Fontcuberta i Morral
,
J. Mater. Chem.
19
,
840
(
2009
).
27.
D. C.
Watson
,
R. V.
Martinez
,
Y.
Fontana
,
E.
Russo-Averchi
,
M.
Heiss
,
A.
Fontcuberta i Morral
,
G. M.
Whitesides
, and
M.
Lončar
,
Nano Lett.
14
,
524
(
2014
).
28.
Q.
Xu
,
R. M.
Rioux
,
M. D.
Dickey
, and
G. M.
Whitesides
,
Acc. Chem. Res.
41
,
1566
(
2008
).
29.
C.
Zheng
,
J.
Wong-Leung
,
Q.
Gao
,
H. H.
Tan
,
C.
Jagadish
, and
J.
Etheridge
,
Nano Lett.
13
,
3742
(
2013
).
30.
N.
Sköld
,
J. B.
Wagner
,
G.
Karlsson
,
T.
Hernán
,
W.
Seifert
,
M.-E.
Pistol
, and
L.
Samuelson
,
Nano Lett.
6
,
2743
(
2006
).
31.
G.
Biasiol
,
A.
Gustafsson
,
K.
Leifer
, and
E.
Kapon
,
Phys. Rev. B
65
,
205306
(
2002
).
32.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4927315 for representative spectra and for more details about the samples, the peak finding routine, and the QD density and energy distributions.
33.
J.-W.
Luo
,
A.
Franceschetti
, and
A.
Zunger
,
Phys. Rev. B
78
,
035306
(
2008
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.