The temperature and carrier-density dependent excitonic relaxation in bulk ZnO is studied by means of time-resolved photoluminescence. A rate-equation model is used to analyze the population dynamics and the transitions between different exciton states. Intra-excitonic (n = 1) to (n = 2) relaxation is clearly identified at low excitation densities and lattice temperatures with a characteristic time constant of 6 ± 0.5 ps.

1.
C. F.
Klingshirn
,
Semiconductor Optics
, 2nd ed. (
Springer
,
Berlin
,
2007
).
2.
C. W.
Teng
,
J. F.
Muth
,
U.
Özgür
,
M. J.
Bergmann
,
H. O.
Everitt
,
A. K.
Sharma
, and
J.
Narayan
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
979
(
2000
).
3.
A. K.
Sharma
,
J.
Narayan
,
J. F.
Muth
,
C. W.
Teng
,
C.
Jin
,
A.
Kvit
,
R. M.
Kolbas
, and
O. W.
Holland
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
3327
(
1999
).
4.
I.
Park
,
G. C.
Yi
, and
H. M.
Jang
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
2022
(
2001
).
5.
H.
v. Wenckstern
,
H.
Schmidt
,
C.
Hanisch
,
M.
Brandt
,
C.
Czekall
,
G.
Benndorf
,
G.
Biehne
,
A.
Rahm
,
H.
Hochmuth
,
M.
Lorenz
, and
M.
Grundmann
,
Phys. Status Solidi (RRL)
1
,
129
(
2007
).
6.
S.
Sadofev
,
P.
Schäfer
,
Y. H.
Fan
,
S.
Blumstengel
,
F.
Henneberger
,
D.
Schulz
, and
D.
Klimm
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
201923
(
2007
).
7.
S. H.
Park
and
D.
Ahn
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
253509
(
2005
).
8.
T. V.
Shubina
,
A. A.
Toropov
,
O. G.
Lublinskaya
,
P. S.
Kopev
,
S. V.
Ivanov
,
A.
El-Shaer
,
M.
Al-Suleiman
,
A.
Bakin
,
A.
Waag
,
A.
Voinilovich
 et al,
Appl. Phys. Lett.
91
,
201104
(
2007
).
9.
S.
Heitsch
,
A. G.
Zimmermann
,
D.
Fritsch
,
C.
Sturm
,
R.
Schmidt-Grund
,
C.
Schulz
,
H.
Hochmuth
,
D.
Spemann
,
G.
Benndorf
,
B.
Rheinlnder
 et al,
J. Appl. Phys.
101
,
083521
(
2007
).
10.
M.
Grundmann
and
C. P.
Dietrich
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
123521
(
2009
).
11.
T. A.
Wassner
,
B.
Laumer
,
S.
Maier
,
A.
Laufer
,
B. K.
Meyer
,
M.
Stutzmann
, and
M.
Eickhoff
,
J. Appl. Phys.
105
,
023505
(
2009
).
12.
A.
Chernikov
,
S.
Horst
,
M.
Koch
,
K.
Volz
,
S.
Chatterjee
,
S. W.
Koch
,
T. A.
Wassner
,
B.
Laumer
, and
M.
Eickhoff
,
J. Lumin.
130
,
2256
(
2010
).
13.
W.
Shan
,
W.
Walukiewicz
,
J. W.
Ager
 III
,
K. M.
Yu
,
H. B.
Yuan
,
H. P.
Xin
,
G.
Cantwell
, and
J. J.
Song
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
191911
(
2005
).
14.
M.
Cobet
,
C.
Cobet
,
M. R.
Wagner
,
N.
Esser
,
C.
Thomsen
, and
A.
Hoffmann
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
031904
(
2010
).
15.
A.
Teke
,
U.
Özgür
,
X. G. S.
Doĝan
,
H.
Morkoc
,
B.
Nemeth
,
J.
Nause
, and
H. O.
Everitt
,
Phys. Rev. B
70
,
195207
(
2004
).
16.
A.
Tsukazaki
,
A.
Ohtomo
,
M.
Kawasaki
,
T.
Makino
,
C. H.
Chia
,
Y.
Segawa
, and
H.
Koinuma
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
3858
(
2004
).
17.
Ü.
Oezgür
,
Y. I.
Alivov
,
C.
Liu
,
A.
Teke
,
M. A.
Reshchikov
,
S.
Dogan
, and
V.
Avrutin
,
S.-J.
Cho
, and
H.
Morkoc
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
041301
(
2005
).
18.
B. K.
Meyer
,
H.
Alves
,
D. M.
Hofmann
,
W.
Kriegseis
,
D.
Forster
,
F.
Bertram
,
J.
Christen
,
A.
Hoffmann
,
M.
Straburg
,
M.
Dworzak
 et al,
Phys. Status Solidi B
241
,
231
(
2004
).
19.
D. G.
Thomas
,
J. Phys. Chem. Solids
25
,
86
(
2960
).
20.
D. C.
Reynolds
,
D. C.
Look
,
B.
Jogai
,
C. W.
Litton
,
G.
Cantwell
, and
W. C.
Harsch
,
Phys. Rev. B
60
,
2340
(
1999
).
21.
M.
Wagner
,
G.
Callsen
,
J.
Reparaz
,
J.-H.
Schulze
,
R.
Kirste
,
M.
Cobet
,
I.
Ostapenko
,
S.
Rodt
,
C.
Nenstiel
,
A.
Hoffmann
 et al 
Phys. Rev. B
847
,
1
(
2011
).
22.
M.
Umlauff
,
J.
Hoffmann
,
H.
Kalt
,
W.
Langbein
,
J. M.
Hvam
,
M.
Scholl
,
J.
Söllner
,
M.
Heuken
,
B.
Jobst
, and
D.
Hommel
,
Phys. Rev. B
57
,
1390
(
1998
).
23.
V. V.
Travnikov
,
A.
Freiberg
, and
S. F.
Savikhin
,
J. Lumin.
47
,
107
(
1990
).
24.
D. C.
Reynolds
,
D. C.
Look
,
B.
Jogai
,
J. E.
Hoelscher
, and
R. E.
Sherriff
,
J. Appl. Phys.
88
,
2152
(
2000
).
25.
B.
Guo
,
Z.
Ye
, and
K. S.
Wong
,
J. Cryst. Growth
253
,
252
(
2003
).
26.
K.
Kash
and
J.
Shah
,
J. Lumin.
30
,
333
(
1985
).
27.
K.
Kash
,
J.
Shah
,
D.
Block
,
A. C.
Gossard
, and
W.
Wiegmann
,
Physica B
134
,
189
(
1985
).
28.
H. J.
Polland
,
W. W.
Rühle
,
K.
Ploog
, and
C. W.
Tu
,
Phys. Rev. B
36
,
7722
(
1987
).
29.
M.
Kira
,
F.
Jahnke
,
W.
Hoyer
, and
S. W.
Koch
,
Prog. Quantum Electron.
23
,
189
(
1999
).
30.
H.
Haug
and
S. W.
Koch
,
Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors
, 4th ed. (
World Scientific
,
Singapore
,
1998
).
31.
O.
Madelung
,
Landolt-Boernstein: Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology
(
Springer
,
Berlin
,
1982
).
32.
S.
Chatterjee
,
C.
Ell
,
S.
Mosor
,
G.
Khitrova
,
H. M.
Gibbs
,
W.
Hoyer
,
M.
Kira
,
S. W.
Koch
,
J. P.
Prineas
, and
H.
Stolz
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
067402
(
2004
).
33.
R. A.
Kaindl
,
M. A.
Carnahan
,
D.
Hägele
,
R.
Lövenich
, and
D. S.
Chemla
,
Nature
423
,
734
(
2003
).
You do not currently have access to this content.