We have studied the exciton spin relaxation times in InxGa1xN/GaN multiquantum wells as a function of well width and indium concentration for temperatures from 10 to 180 K. Well widths from 2 to 8 nm and indium concentrations from x=0.02 to 0.15 have been investigated. In contrast to 1 nm wide quantum wells where spin beats were observed [J. Brown et al., Phys. Status Solidi B243, 1643 (2006)], no spin beats were observed in any of our samples due to the fast spin relaxation times and a reduction in the exchange energy. In all samples for which a net spin polarization could be generated, the measured spin relaxation time was 1 ps or faster. The fast exciton spin decay time is caused by the influence of the holes via the exchange interaction, while the temperature dependence can be largely attributed to exciton-phonon scattering. In the widest wells (8 nm thick), the quantum confined Stark effect precluded the possibility of observing the spin dynamics. Similar measurements on an In0.1Ga0.9N epilayer yielded a spin relaxation time of 0.45 ps.

1.
T.
Dietl
,
H.
Ohno
,
F.
Matsukura
,
J.
Cilbert
, and
D.
Ferrand
,
Science
287
,
1019
(
2000
).
2.
T.
Dietl
,
Phys. Status Solidi B
240
,
433
(
2003
).
3.
S. J.
Pearton
,
C. R.
Abernathy
,
G. T.
Thaler
,
R. M.
Frazier
,
D. P.
Norton
,
F.
Ren
,
Y. D.
Park
,
J. M.
Zavada
,
I. A.
Buyanova
,
W. M.
Chen
, and
A. F.
Hebard
,
J. Phys.: Condens. Matter
16
,
R209
(
2004
).
4.
C.
Liu
,
F.
Yun
, and
H.
Morkoc
,
J. Mater. Sci.: Mater. Electron.
16
,
555
(
2005
).
5.
I. A.
Buyanova
,
M.
Izadifard
,
W. M.
Chen
,
J.
Kim
,
F.
Ren
,
G.
Thaler
,
C. R.
Abernathy
,
S. J.
Pearton
,
C. -C.
Pan
,
G. -T.
Chen
,
J. -I.
Chyi
, and
J. M.
Zavada
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
2599
(
2004
).
6.
M. -H.
Ham
,
S.
Yoon
,
Y.
Park
,
L.
Bian
,
M.
Ramsteiner
, and
J. -M.
Myoung
,
J. Phys.: Condens. Matter
18
,
7703
(
2006
).
7.
M.
Julier
,
A.
Vinattieri
,
M.
Colocci
,
P.
Lefebvre
,
B.
Gil
,
D.
Scalbert
,
C. A.
Tran
,
R. F.
Karlicek
, and
J. -P.
Lascaray
,
Phys. Status Solidi B
216
,
341
(
1999
).
8.
A.
Tackeuchi
,
T.
Kuroda
,
A.
Shikanai
,
T.
Sota
,
A.
Kuramata
, and
K.
Domen
,
Physica E (Amsterdam)
7
,
1011
(
2000
).
9.
T.
Kuroda
,
T.
Yabushita
,
T.
Kosuge
,
A.
Tackeuchi
,
K.
Taniguchi
,
T.
Chinone
, and
N.
Horio
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
3116
(
2004
).
10.
S.
Krishnamurthy
,
M.
van Schilfgaarde
, and
N.
Newman
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
1761
(
2003
).
11.
B.
Beschoten
,
E.
Johnston-Halperin
,
D. K.
Young
,
M.
Poggio
,
J. E.
Grimaldi
,
S.
Keller
,
S. P.
DenBaars
,
U. K.
Mishra
,
E. L.
Hu
, and
D. D.
Awschalom
,
Phys. Rev. B
63
,
121202
(
2001
).
12.
S.
Nagahara
,
M.
Arita
, and
Y.
Arakawa
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
242103
(
2005
).
13.
S.
Nagahara
,
M.
Arita
, and
Y.
Arakawa
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
083101
(
2006
).
14.
T. F.
Boggess
,
J. T.
Olesberg
,
C.
Yu
,
M.
Flattè
, and
W. H.
Lau
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
1333
(
2000
).
15.
J. T.
Hyland
,
G. T.
Kennedy
,
A.
Miller
, and
C. C.
Button
,
Semicond. Sci. Technol.
14
,
215
(
1999
).
16.
A.
Tackeuchi
,
S.
Muto
,
T.
Inata
, and
T.
Fujii
,
Appl. Phys. Lett.
56
,
2213
(
1990
).
17.
D. O.
Kundys
,
J. -P. R.
Wells
,
A. D.
Andreev
,
S. A.
Hashemizadeh
,
T.
Wang
,
P. J.
Parbrook
,
A. M.
Fox
,
D. J.
Mowbray
, and
M. S.
Skolnick
,
Phys. Rev. B
73
,
165309
(
2006
).
18.
C. -K.
Sun
,
J. -C.
Liang
, and
X. -Y.
Yu
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
179
(
2000
).
19.
G. -W.
Chern
,
K. -H.
Lin
,
Y. -K.
Huang
, and
C. -K.
Sun
,
Phys. Rev. B
67
,
121303
(
2003
).
20.
J.
Brown
,
J. -P. R.
Wells
,
S. A.
Hashemizadeh
,
P. J.
Parbrook
,
T.
Wang
,
A. M.
Fox
,
D. J.
Mowbray
, and
M. S.
Skolnick
,
Phys. Status Solidi B
243
,
1643
(
2006
).
21.
T.
Ishiguro
,
Y.
Toda
,
S.
Adachi
,
M.
Arita
, and
Y.
Arakawa
,
Phys. Status Solidi B
243
,
1564
(
2006
).
22.
Y.
Toda
,
S.
Adachi
,
Y.
Abe
,
K.
Hocino
, and
Y.
Arakawa
,
Phys. Rev. B
71
,
195315
(
2005
).
23.
M.
Julier
,
J.
Campo
,
B.
Gil
,
J. P.
Lascaray
, and
S.
Nakamura
,
Phys. Rev. B
57
,
R6791
(
1998
).
24.
E.
Blackwood
,
M. J.
Snelling
,
R. T.
Harley
,
S. R.
Andrews
, and
C. T. B.
Foxon
,
Phys. Rev. B
50
,
14246
(
1994
).
25.
H.
Otake
,
T.
Kuroda
,
T.
Fujita
,
T.
Usiyama
,
A.
Tackeuchi
,
T.
Chinone
,
J. -H.
Liang
, and
M.
Kajikawa
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
182110
(
2006
).
26.
M. Z.
Maialle
,
E. A.
de Andrada e Silva
, and
L. J.
Sham
,
Phys. Rev. B
47
,
15776
(
1993
).
27.
H.
Nickolaus
,
H. -J.
Wünsche
, and
F.
Henneberger
,
Phys. Rev. Lett.
81
,
2586
(
1998
).
28.
A. J.
Fischer
,
W.
Shan
,
G. H.
Park
,
J. J.
Song
,
D. S.
Kim
,
D. S.
Yee
,
R.
Horning
, and
B.
Goldenberg
,
Phys. Rev. B
56
,
1077
(
1997
).
29.
S.
Pau
,
J.
Kuhl
,
F.
Scholtz
,
V.
Haerle
,
M. A.
Khan
, and
C. J.
Sun
,
Phys. Rev. B
56
,
R12718
(
1997
).
30.
K.
Kyhm
,
R. A.
Taylor
,
J. F.
Ryan
,
T.
Aoki
,
M.
Kuwata-Gonokami
,
B.
Beaumont
, and
P.
Gibart
,
Phys. Rev. B
65
,
193102
(
2002
).
31.
R.
Zheng
,
T.
Taguchi
, and
M.
Matsuura
,
Phys. Rev. B
66
,
075327
(
2002
).
32.
Z. G.
Yu
,
S.
Krishnamurthy
,
M. V.
Schilfgaarde
, and
N.
Newman
,
Phys. Rev. B
71
,
245312
(
2005
).
33.
H.
Lohmeyer
,
K.
Sebald
,
J.
Gutowski
,
S.
Einfeldt
,
C.
Roder
, and
D.
Hommel
,
Phys. Status Solidi C
2
,
2744
(
2005
).
34.
R.
Seguin
,
S.
Rodt
,
A.
Strittmatter
,
L.
Reissmann
,
T.
Bartel
,
A.
Hoffmann
,
D.
Bimberg
,
E.
Hahn
, and
D.
Gerthsen
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
4023
(
2004
).
You do not currently have access to this content.