Single-dot time-resolved micro-photoluminescence spectroscopy and correlated electron tomography (ET) have been performed on self-assembled GaN/AlN quantum dots isolated within a field-emission nanoscale tip by focused ion beam (FIB). Despite the effect of the FIB, the system conserves the capability of emitting light through multi-excitonic complexes. The optical spectroscopy data have then been correlated with the electronic structure and lifetime parameters that could be extracted using the structural parameters obtained by ET via a 6 band k.p model. A biexciton-exciton cascade could be identified and thoroughly analysed. The biexciton-exciton states exhibit a non-negligible polarization component along the [0001] polar crystal axis, indicating a significant valence band mixing, while the relationship between exciton energy and biexciton binding energy is consistent with a hybrid character of the biexciton.

1.
P.
Michler
,
A.
Kiraz
,
C.
Becher
,
W. V.
Schoenfeld
,
P. M.
Petroff
,
L.
Zhang
,
E.
Hu
, and
A.
Imamoglu
,
Science
290
,
2282
(
2000
).
2.
A. J.
Shields
,
Nat. Photonics
1
,
215
(
2007
).
3.
C.
Santori
,
S.
Götzinger
,
Y.
Yamamoto
,
S.
Kako
,
K.
Hoshino
, and
Y.
Arakawa
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
051916
(
2005
).
4.
S.
Kako
,
C.
Santori
,
K.
Hoshino
,
S.
Götzinger
,
Y.
Yamamoto
, and
Y.
Arakawa
,
Nat. Mater.
5
,
887
(
2006
).
5.
A.
Dousse
,
J.
Suffczyński
,
A.
Beveratos
,
O.
Krebs
,
A.
Lemaître
,
I.
Sagnes
,
J.
Bloch
,
P.
Voisin
, and
P.
Senellart
,
Nature
466
,
217
(
2010
).
6.
D.
Simeonov
,
A.
Dussaigne
,
R.
Butté
, and
N.
Grandjean
,
Phys. Rev. B
77
,
075306
(
2008
).
7.
S.
Amloy
,
K. H.
Yu
,
K. F.
Karlsson
,
R.
Farivar
,
T. G.
Andersson
, and
P. O.
Holtz
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
251903
(
2011
).
8.
J.
Renard
,
R.
Songmuang
,
C.
Bougerol
,
B.
Daudin
, and
B.
Gayral
,
Nano Lett.
8
,
2092
(
2008
).
9.
R.
Bardoux
,
T.
Guillet
,
B.
Gil
,
P.
Lefebvre
,
T.
Bretagnon
,
T.
Taliercio
,
S.
Rousset
, and
F.
Semond
,
Phys. Rev. B
77
,
235315
(
2008
).
10.
G.
Hönig
,
G.
Callsen
,
A.
Schliwa
,
S.
Kalinowski
,
C.
Kindel
,
S.
Kako
,
Y.
Arakawa
,
D.
Bimberg
, and
A.
Hoffmann
,
Nat. Commun.
5
,
5721
(
2014
).
11.
M.
Arita
,
F.
Le Roux
,
M. J.
Holmes
,
S.
Kako
, and
Y.
Arakawa
,
Nano Lett.
17
,
2902
(
2017
).
12.
M. J.
Holmes
,
K.
Choi
,
S.
Kako
,
M.
Arita
, and
Y.
Arakawa
,
Nano Lett.
14
,
982
(
2014
).
13.
M. J.
Holmes
,
S.
Kako
,
K.
Choi
,
M.
Arita
, and
Y.
Arakawa
,
ACS Photonics
3
,
543
(
2016
).
14.
V.
Mlinar
and
A.
Zunger
,
Phys. Rev. B
80
,
035328
(
2009
).
15.
S.
Kako
,
K.
Hoshino
,
S.
Iwamoto
,
S.
Ishida
, and
Y.
Arakawa
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
64
(
2004
).
16.
A. D.
Giddings
,
J. G.
Keizer
,
M.
Hara
,
G. J.
Hamhuis
,
H.
Yuasa
,
H.
Fukuzawa
, and
P. M.
Koenraad
,
Phys. Rev. B
83
,
205308
(
2011
).
17.
J. L.
Rouvière
,
J.
Simon
,
N.
Pelekanos
,
B.
Daudin
, and
G.
Feuillet
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
2632
(
1999
).
18.
L.
Mancini
,
F.
Moyon
,
D.
Hernàndez-Maldonado
,
I.
Blum
,
J.
Houard
,
W.
Lefebvre
,
F.
Vurpillot
,
A.
Das
,
E.
Monroy
, and
L.
Rigutti
,
Nano Lett.
17
,
4261
(
2017
).
19.
L. F.
Zagonel
,
S.
Mazzucco
,
M.
Tencé
,
K.
March
,
R.
Bernard
,
B.
Laslier
,
G.
Jacopin
,
M.
Tchernycheva
,
L.
Rigutti
,
F. H.
Julien
,
R.
Songmuang
, and
M.
Kociak
,
Nano Lett.
11
,
568
(
2011
).
20.
G.
Schmidt
,
C.
Berger
,
P.
Veit
,
S.
Metzner
,
F.
Bertram
,
J.
Bläsing
,
A.
Dadgar
,
A.
Strittmatter
,
J.
Christen
,
G.
Callsen
,
S.
Kalinowski
, and
A.
Hoffmann
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
252101
(
2015
).
21.
S. L.
Chuang
and
C. S.
Chang
,
Phys. Rev. B
54
,
2491
(
1996
).
22.
L.
Rigutti
,
A.
Vella
,
F.
Vurpillot
,
A.
Gaillard
,
N.
Sevelin-Radiguet
,
J.
Houard
,
A.
Hideur
,
G.
Martel
,
G.
Jacopin
,
A. D.
Luna Bugallo
, and
B.
Deconihout
,
Ultramicroscopy
132
,
75
(
2013
).
23.
L.
Rigutti
,
I.
Blum
,
D.
Shinde
,
D.
Hernández-Maldonado
,
W.
Lefebvre
,
J.
Houard
,
F.
Vurpillot
,
A.
Vella
,
M.
Tchernycheva
,
C.
Durand
,
J.
Eymery
, and
B.
Deconihout
,
Nano Lett.
14
,
107
(
2014
).
24.
Y.
Ebenstein
,
T.
Mokari
, and
U.
Banin
,
J. Phys. Chem. B
108
,
93
(
2004
).
25.
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
).
26.
I.
Blum
,
F.
Cuvilly
, and
W.
Lefebvre-Ulrikson
,
Atom Probe Tomography
(
Academic Press
,
2016
), pp.
97
121
.
27.
J.
Miao
,
F.
Förster
, and
O.
Levi
,
Phys. Rev. B
72
,
052103
(
2005
).
28.
M. C.
Scott
,
C.-C.
Chen
,
M.
Mecklenburg
,
C.
Zhu
,
R.
Xu
,
P.
Ercius
,
U.
Dahmen
,
B. C.
Regan
, and
J.
Miao
,
Nature
483
,
444
(
2012
).
29.
I. A.
Ostapenko
,
G.
Hönig
,
S.
Rodt
,
A.
Schliwa
,
A.
Hoffmann
,
D.
Bimberg
,
M.-R.
Dachner
,
M.
Richter
,
A.
Knorr
,
S.
Kako
, and
Y.
Arakawa
,
Phys. Rev. B
85
,
081303
(
2012
).
30.
M.
Grundmann
and
D.
Bimberg
,
Phys. Rev. B
55
,
9740
(
1997
).
31.
J.
Gomis-Bresco
,
G.
Muñoz-Matutano
,
J.
Martínez-Pastor
,
B.
Alén
,
L.
Seravalli
,
P.
Frigeri
,
G.
Trevisi
, and
S.
Franchi
,
New J. Phys.
13
,
023022
(
2011
).
32.
N.
Accanto
,
S.
Minari
,
L.
Cavigli
,
S.
Bietti
,
G.
Isella
,
A.
Vinattieri
,
S.
Sanguinetti
, and
M.
Gurioli
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
053109
(
2013
).
33.
M.
Abbarchi
,
C.
Mastrandrea
,
T.
Kuroda
,
T.
Mano
,
A.
Vinattieri
,
K.
Sakoda
, and
M.
Gurioli
,
J. Appl. Phys.
106
,
053504
(
2009
).
34.
E.
Dekel
,
D. V.
Regelman
,
D.
Gershoni
,
E.
Ehrenfreund
,
W. V.
Schoenfeld
, and
P. M.
Petroff
,
Phys. Rev. B
62
,
11038
(
2000
).
35.
T.
Kuroda
,
S.
Sanguinetti
,
M.
Gurioli
,
K.
Watanabe
,
F.
Minami
, and
N.
Koguchi
,
Phys. Rev. B
66
,
121302
(
2002
).
36.
D.
Simeonov
,
E.
Feltin
,
J.-F.
Carlin
,
R.
Butté
,
M.
Ilegems
, and
N.
Grandjean
,
J. Appl. Phys.
99
,
083509
(
2006
).
37.
S.
Amloy
,
K. F.
Karlsson
,
T. G.
Andersson
, and
P. O.
Holtz
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
021901
(
2012
).
38.
C.
Kindel
,
S.
Kako
,
T.
Kawano
,
H.
Oishi
, and
Y.
Arakawa
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
48
,
04C116
(
2009
).
39.
S.
Amloy
,
Y. T.
Chen
,
K. F.
Karlsson
,
K. H.
Chen
,
H. C.
Hsu
,
C. L.
Hsiao
,
L. C.
Chen
, and
P. O.
Holtz
,
Phys. Rev. B
83
,
201307
(
2011
).
40.
H. E.
Ruda
and
A.
Shik
,
Phys. Rev. B
72
,
115308
(
2005
).
41.
L.
Rigutti
,
M.
Tchernycheva
,
A.
De Luna Bugallo
,
G.
Jacopin
,
F. H.
Julien
,
F.
Furtmayr
,
M.
Stutzmann
,
M.
Eickhoff
,
R.
Songmuang
, and
F.
Fortuna
,
Phys. Rev. B
81
,
045411
(
2010
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.