The photoinduced entropy of InGaN/GaN p-i-n nanowires was investigated using temperature-dependent (6–290 K) photoluminescence. We also analyzed the photocarrier dynamics in the InGaN active regions using time-resolved photoluminescence. An increasing trend in the amount of generated photoinduced entropy of the system above 250 K was observed, while we observed an oscillatory trend in the generated entropy of the system below 250 K that stabilizes between 200 and 250 K. Strong exciton localization in indium-rich clusters, carrier trapping by surface defect states, and thermodynamic entropy effects were examined and related to the photocarrier dynamics. We conjecture that the amount of generated photoinduced entropy of the system increases as more non-radiative channels become activated and more shallowly localized carriers settle into deeply localized states; thereby, additional degrees of uncertainty related to the energy of states involved in thermionic transitions are attained.

1.
T.
Detchprohm
,
Y.-S.
Liu
,
K.
Mehta
,
S.
Wang
,
H.
Xie
,
T.-T.
Kao
,
S.-C.
Shen
,
P. D.
Yoder
,
F. A.
Ponce
, and
R. D.
Dupuis
,
Appl. Phys. Lett.
110
,
011105
(
2017
).
2.
A. W.
Bruch
,
K.
Xiong
,
H.
Jung
,
X.
Guo
,
C.
Zhang
,
J.
Han
, and
H. X.
Tang
,
Appl. Phys. Lett.
110
,
021111
(
2017
).
3.
J.
Sellés
,
V.
Crepel
,
I.
Roland
,
M.
El Kurdi
,
X.
Checoury
,
P.
Boucaud
,
M.
Mexis
,
M.
Leroux
,
B.
Damilano
,
S.
Rennesson
,
F.
Semond
,
B.
Gayral
,
C.
Brimont
, and
T.
Guillet
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
231101
(
2016
).
4.
T. R.
Kuykendall
,
A. M.
Schwartzberg
, and
S.
Aloni
,
Adv. Mater.
27
,
5805
(
2015
).
5.
N.
Alfaraj
,
R.
Aljefri
,
M.
Baier
,
D.
Priante
,
B.
Janjua
,
A.
Prabaswara
,
T. K.
Ng
,
B. S.
Ooi
,
F.
Laquai
, and
X.
Li
, in
International Workshop on Nitride Semiconductors
, Orlando, FL (
2016
).
6.
J. P.
Rojas
,
G. A. T.
Sevilla
,
N.
Alfaraj
,
M. T.
Ghoneim
,
A. T.
Kutbee
,
A.
Sridharan
, and
M. M.
Hussain
,
ACS Nano
9
,
5255
(
2015
).
7.
N.
Alfaraj
,
A. M.
Hussain
,
G. A.
Torres Sevilla
,
M. T.
Ghoneim
,
J. P.
Rojas
,
A. B.
Aljedaani
, and
M. M.
Hussain
,
Appl. Phys. Lett.
107
,
174101
(
2015
).
8.
M. T.
Ghoneim
,
N.
Alfaraj
,
G. A.
Torres-Sevilla
,
H. M.
Fahad
, and
M. M.
Hussain
,
IEEE Trans. Electron Devices
63
,
2657
(
2016
).
9.
M. T.
Ghoneim
,
N.
Alfaraj
,
G. A. T.
Sevilla
, and
M. M.
Hussain
, in
IEEE 15th International Conference on Nanotechnology (IEEE-NANO)
,
Rome, Italy
(
2015
), pp.
1422
1425
.
10.
M. T.
Ghoneim
,
N.
Alfaraj
,
G. A. T.
Sevilla
,
H. M.
Fahad
, and
M. M.
Hussain
, in
73rd Annual Device Research Conference (DRC)
, Columbus, OH (
2015
), pp.
95
96
.
11.
M.
Gadalla
,
M.
Abdel-Rahman
, and
A.
Shamim
,
Sci. Rep.
4
,
4270
(
2014
).
12.
A.
Hazari
,
M.
Zunaid Baten
,
L.
Yan
,
J. M.
Millunchick
, and
P.
Bhattacharya
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
191102
(
2016
).
13.
C.
Zhao
,
T. K.
Ng
,
R. T.
ElAfandy
,
A.
Prabaswara
,
G. B.
Consiglio
,
I. A.
Ajia
,
I. S.
Roqan
,
B.
Janjua
,
C.
Shen
,
J.
Eid
,
A. Y.
Alyamani
,
M. M.
El-Desouki
, and
B. S.
Ooi
,
Nano Lett.
16
,
4616
(
2016
).
14.
F.
Glas
,
Wide Band Gap Semiconductor Nanowires 1
(
John Wiley and Sons, Inc
.,
2014
) pp.
25
57
.
15.
D.
Banerjee
,
S.
Sankaranarayanan
,
D.
Khachariya
,
M. B.
Nadar
,
S.
Ganguly
, and
D.
Saha
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
031111
(
2016
).
16.
J.
Lähnemann
,
M.
Den Hertog
,
P.
Hille
,
M.
de la Mata
,
T.
Fournier
,
J.
Schörmann
,
J.
Arbiol
,
M.
Eickhoff
, and
E.
Monroy
,
Nano Lett.
16
,
3260
(
2016
).
17.
P.
Wang
,
Y.
Yuan
,
C.
Zhao
,
X.
Wang
,
X.
Zheng
,
X.
Rong
,
T.
Wang
,
B.
Sheng
,
Q.
Wang
,
Y.
Zhang
,
L.
Bian
,
X.
Yang
,
F.
Xu
,
Z.
Qin
,
X.
Li
,
X.
Zhang
, and
B.
Shen
,
Nano Lett.
16
,
1328
(
2016
).
18.
W.
Guo
,
A.
Banerjee
,
P.
Bhattacharya
, and
B. S.
Ooi
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
193102
(
2011
).
19.
H.
Okumura
,
D.
Martin
, and
N.
Grandjean
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
252101
(
2016
).
20.
H.
Durmaz
,
D.
Nothern
,
G.
Brummer
,
T. D.
Moustakas
, and
R.
Paiella
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
201102
(
2016
).
21.
C. E.
Dreyer
,
A.
Alkauskas
,
J. L.
Lyons
,
J. S.
Speck
, and
C. G.
Van de Walle
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
141101
(
2016
).
22.
K. W.
Williams
,
N. R.
Monahan
,
D. D.
Koleske
,
M. H.
Crawford
, and
X.-Y.
Zhu
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
141105
(
2016
).
23.
L.
Liu
,
L.
Wang
,
N.
Liu
,
W.
Yang
,
D.
Li
,
W.
Chen
,
Z. C.
Feng
,
Y.-C.
Lee
,
I.
Ferguson
, and
X.
Hu
,
J. Appl. Phys.
112
,
083101
(
2012
).
24.
P.
Berdahl
,
J. Appl. Phys.
58
,
1369
(
1985
).
25.
A.
David
,
C. A.
Hurni
,
N. G.
Young
, and
M. D.
Craven
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
083501
(
2016
).
26.
M. G.
Kibria
,
R.
Qiao
,
W.
Yang
,
I.
Boukahil
,
X.
Kong
,
F. A.
Chowdhury
,
M. L.
Trudeau
,
W.
Ji
,
H.
Guo
,
F.
Himpsel
 et al.,
Adv. Mater.
28
,
8388
(
2016
).
27.
Y.
Yong
,
H.
Jiang
,
X.
Li
,
S.
Lv
, and
J.
Cao
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
18
,
21431
(
2016
).
28.
J.-B.
Wang
,
S. R.
Johnson
,
D.
Ding
,
S.-Q.
Yu
, and
Y.-H.
Zhang
,
J. Appl. Phys.
100
,
043502
(
2006
).
29.
C.
Zhao
,
T. K.
Ng
,
N.
Wei
,
A.
Prabaswara
,
M. S.
Alias
,
B.
Janjua
,
C.
Shen
, and
B. S.
Ooi
,
Nano Lett.
16
,
1056
(
2016
).
30.
G.
Martin
,
A.
Botchkarev
,
A.
Rockett
, and
H.
Morkoc
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
2541
(
1996
).
31.
J.
Piprek
,
Phys. Status Solidi A
207
,
2217
(
2010
).
32.
S.
Jain
,
M.
Willander
,
J.
Narayan
, and
R.
Van Overstraeten
,
J. Appl. Phys.
87
,
965
(
2000
).
33.
A.
Gorgis
,
T.
Flissikowski
,
O.
Brandt
,
C.
Chèze
,
L.
Geelhaar
,
H.
Riechert
, and
H. T.
Grahn
,
Phys. Rev. B
86
,
041302
(
2012
).
34.
Q.
Dai
,
M. F.
Schubert
,
M. H.
Kim
,
J. K.
Kim
,
E. F.
Schubert
,
D. D.
Koleske
,
M. H.
Crawford
,
S. R.
Lee
,
A. J.
Fischer
,
G.
Thaler
, and
M. A.
Banas
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
111109
(
2009
).
35.
S.
Adachi
,
Optical Constants of Crystalline and Amorphous Semiconductors: Numerical Data and Graphical Information
(
Kluwer Academic Publishing
,
1999
), p.
183
.
36.
Y. C.
Shen
,
G. O.
Mueller
,
S.
Watanabe
,
N. F.
Gardner
,
A.
Munkholm
, and
M. R.
Krames
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
141101
(
2007
).
37.
N.
Shimosako
,
Y.
Inose
,
H.
Satoh
,
K.
Kinjo
,
T.
Nakaoka
,
T.
Oto
,
K.
Kishino
, and
K.
Ema
,
J. Appl. Phys.
118
,
175702
(
2015
).
38.
M.
Fox
,
Optical Properties of Solids
(
Oxford University Press
,
2010
).
39.
M. J.
Davies
,
T. J.
Badcock
,
P.
Dawson
,
M. J.
Kappers
,
R. A.
Oliver
, and
C. J.
Humphreys
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
022106
(
2013
).
40.
C.
Martinez
,
N.
Stanton
,
A.
Kent
,
D.
Graham
,
P.
Dawson
,
M.
Kappers
, and
C.
Humphreys
,
J. Appl. Phys.
98
,
053509
(
2005
).
41.
S.
Watanabe
,
N.
Yamada
,
M.
Nagashima
,
Y.
Ueki
,
C.
Sasaki
,
Y.
Yamada
,
T.
Taguchi
,
K.
Tadatomo
,
H.
Okagawa
, and
H.
Kudo
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
4906
(
2003
).
42.
P.
Wen
,
S.
Zhang
,
J.
Liu
,
D.
Li
,
L.
Zhang
,
Q.
Sun
,
A.
Tian
,
K.
Zhou
,
T.
Zhou
, and
H.
Yang
,
J. Appl. Phys.
119
,
213107
(
2016
).
43.
P. G.
Eliseev
,
P.
Perlin
,
J.
Lee
, and
M.
Osiński
,
Appl. Phys. Lett.
71
,
569
(
1997
).
44.
M.
Weinstein
,
J. Opt. Soc. Am.
50
,
597
(
1960
).
45.
P.
Landsberg
and
G.
Tonge
,
J. Appl. Phys.
51
,
R1
(
1980
).
46.
Y.-H.
Cho
,
G. H.
Gainer
,
A. J.
Fischer
,
J. J.
Song
,
S.
Keller
,
U. K.
Mishra
, and
S. P.
DenBaars
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
1370
(
1998
).
47.
M.
Benaissa
,
W.
Sigle
,
T. K.
Ng
,
R.
El Bouayadi
,
P. A.
van Aken
,
S.
Jahangir
,
P.
Bhattacharya
, and
B. S.
Ooi
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
101910
(
2015
).
48.
A.
Mohanta
,
S.-F.
Wang
,
T.-F.
Young
,
P.-H.
Yeh
,
D.-C.
Ling
,
M.-E.
Lee
, and
D.-J.
Jang
,
J. Appl. Phys.
117
,
144503
(
2015
).
49.
F. C.-P.
Massabuau
,
P.
Chen
,
M. K.
Horton
,
S. L.
Rhode
,
C. X.
Ren
,
T. J.
O'Hanlon
,
A.
Kovcs
,
M. J.
Kappers
,
C. J.
Humphreys
,
R. E.
Dunin-Borkowski
, and
R. A.
Oliver
,
J. Appl. Phys.
121
,
013104
(
2017
).
50.
M. K.
Horton
,
S.
Rhode
,
S.-L.
Sahonta
,
M. J.
Kappers
,
S. J.
Haigh
,
T. J.
Pennycook
,
C. J.
Humphreys
,
R. O.
Dusane
, and
M. A.
Moram
,
Nano Lett.
15
,
923
(
2015
).
51.
S.
Jahangir
,
M.
Mandl
,
M.
Strassburg
, and
P.
Bhattacharya
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
071101
(
2013
).
52.
R.
Ivanov
,
S.
Marcinkeviius
,
Y.
Zhao
,
D. L.
Becerra
,
S.
Nakamura
,
S. P.
DenBaars
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
107
,
211109
(
2015
).
53.
T.
Li
,
A. M.
Fischer
,
Q. Y.
Wei
,
F. A.
Ponce
,
T.
Detchprohm
, and
C.
Wetzel
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
031906
(
2010
).
54.
T.
Badcock
,
P.
Dawson
,
M.
Davies
,
M.
Kappers
,
F.-P.
Massabuau
,
F.
Oehler
,
R.
Oliver
, and
C.
Humphreys
,
J. Appl. Phys.
115
,
113505
(
2014
).
55.
C.
Zhao
,
T. K.
Ng
,
A.
Prabaswara
,
M.
Conroy
,
S.
Jahangir
,
T.
Frost
,
J.
O'Connell
,
J. D.
Holmes
,
P. J.
Parbrook
,
P.
Bhattacharya
, and
B. S.
Ooi
,
Nanoscale
7
,
16658
(
2015
).
56.
A.
Armstrong
,
Q.
Li
,
Y.
Lin
,
A.
Talin
, and
G.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
163106
(
2010
).
You do not currently have access to this content.