Localization effects on the optical properties of GaAs1−xBix/GaAs single quantum wells (SQWs), with Bi contents ranging from x = 1.1% to 6.0%, are investigated using continuous-wave and time-resolved photoluminescence. The temperature- and excitation density dependence of the PL spectra are systematically studied, and the carrier recombination mechanisms are analyzed. At low temperatures, the time-integrated PL emission is dominated by the recombination of localized electron-hole pairs due to the varying content and clustering of Bi in the alloy. The extracted energy scales fluctuate tremendously when the Bi content is varied with a weak tendency to increase with Bi content. Relatively low energy scales are found for the SQW with x = 5.5%, which makes it a potential candidate for long-wavelength optoelectronic devices.

1.
S.
Francoeur
,
M.-J.
Seong
,
A.
Mascarenhas
,
S.
Tixier
,
M.
Adamcyk
, and
T.
Tiedje
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
3874
(
2003
).
2.
K.
Alberi
,
O. D.
Dubon
,
W.
Walukiewicz
,
K. M.
Yu
,
K.
Bertulis
, and
A.
Krotkus
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
051909
(
2007
).
3.
B.
Fluegel
,
S.
Francoeur
,
A.
Mascarenhas
,
S.
Tixier
,
E. C.
Young
, and
T.
Tiedje
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
067205
(
2006
).
4.
A.
Chernikov
,
V.
Bornwasser
,
M.
Koch
,
S. W.
Koch
,
X.
Lu
,
S. R.
Johnson
,
D. A.
Beaton
,
T.
Tiedje
, and
S.
Chatterjee
,
Semicond. Sci. Technol.
27
,
085012
(
2012
).
5.
S.
Imhof
,
C.
Wagner
,
A.
Thränhardt
,
A.
Chernikov
,
M.
Koch
,
N. S.
Koster
,
S.
Chatterjee
,
S. W.
Koch
,
O.
Rubel
,
X.
Lu
,
S. R.
Johnson
,
D. A.
Beaton
, and
T.
Tjedje
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
161104
(
2011
).
6.
S.
Imhof
,
A.
Thränhardt
,
A.
Chernikov
,
M.
Koch
,
N. S.
Koster
,
K.
Kolata
,
S.
Chatterjee
,
S. W.
Koch
,
X.
Lu
,
S. R.
Johnson
,
D. A.
Beaton
,
T.
Tiedje
, and
O.
Rubel
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
131115
(
2010
).
7.
K.
Oe
and
H.
Okamoto
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
37
,
L1283
(
1998
).
8.
S.
Tixier
,
M.
Adamcyk
,
T.
Tiedje
,
S.
Francoeur
,
A.
Mascarenhas
,
P.
Wei
, and
F.
Schiettekatte
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
2245
(
2003
).
9.
X.
Lu
,
D. A.
Beaton
,
R. B.
Lewis
,
T.
Tiedje
, and
Y.
Zhang
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
041903
(
2009
).
10.
Y. I.
Mazur
,
V. G.
Dorogan
,
M.
Schmidbauer
,
G. G.
Tarasov
,
S. R.
Johnson
,
X.
Lu
,
S.-Q.
Yu
,
Zh. M.
Wang
,
T.
Tiedje
, and
G. J.
Salamo
,
Nanotechnology
22
,
375703
(
2011
).
11.
Y.
Tominaga
,
Y.
Kinoshita
,
G.
Feng
,
K.
Oe
, and
M.
Yoshimoto
,
Phys. Status Solidi C
5
,
2719
(
2008
).
12.
A. R.
Mohmad
,
F.
Bastiman
,
C. J.
Hunter
,
J. S.
Ng
,
S. J.
Sweeney
, and
J. P. R.
David
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
042107
(
2011
).
13.
A. R.
Mohmad
,
F.
Bastiman
,
J. S.
Ng
,
S. J.
Sweeney
, and
J. P. R.
David
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
122107
(
2011
).
14.
V. V.
Pačebutas
,
K.
Bertulis
,
G.
Aleksejenko
, and
A.
Krotkus
,
J. Mater. Sci.: Mater. Electron.
20
,
S363
(
2009
).
15.
I. A.
Buyanova
,
W. M.
Chen
, and
C. W.
Tu
,
Solid-State Electron.
47
,
467
(
2003
).
16.
P.
Benalloul
,
J.
Benoit
,
R.
Mach
,
G. O.
Müller
, and
G. U.
Reinsperger
,
J. Cryst. Growth
101
,
989
(
1990
).
17.
X.
Chen
,
B.
Henderson
, and
K. P.
O'Donnell
,
Appl. Phys. Lett.
60
,
2672
(
1992
).
18.
A.
Kaschner
,
J.
Holst
,
U.
von Gfug
,
A.
Hoffmann
,
F.
Bertram
,
T.
Riemann
,
D.
Rudloff
,
P.
Fischer
,
J.
Christen
,
R.
Averbeck
, and
H.
Riechert
,
1999 MRS Fall Meeting - Symposium W – GaN and Related Alloys
, edited by
H.
Amano
,
R.
Feenstra
,
T.
Myers
, and
M. S.
Shur
(
Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
,
1999
), Vol. 595, p.
F99W11
34
.
19.
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
).
20.
K.
Jandieri
,
C.
Jurecka
,
J.
Ohlmann
,
A.
Beyer
,
B.
Kunert
,
S. D.
Baranovskii
,
K.
Volz
,
W.
Stolz
, and
F.
Gebhard
,
Phys. Status Solidi C
8
,
163
(
2011
).
21.
L.
Grenouillet
,
C.
Bru-Chevallier
,
G.
Guillot
,
P.
Gilet
,
P.
Duvaut
,
C.
Vannuffel
,
A.
Million
, and
A.
Chenevas-Paule
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
2241
(
2000
).
22.
F.
Ishikawa
,
Á.
Guzmán
,
O.
Brandt
,
A.
Trampert
, and
K. H.
Ploog
,
J. Appl. Phys.
104
,
113502
(
2008
).
23.
X.
Zhongying
,
X.
Jizong
,
G.
Weikun
,
Z.
Baozhen
,
X.
Junying
, and
L.
Yuzhang
,
Solid State Commun.
61
,
707
(
1987
).
24.
R.
Kudrawiec
,
M.
Syperek
,
P.
Poloczek
,
J.
Misiewicz
,
R. H.
Mari
,
M.
Shafi
,
M.
Henini
,
Y. G.
Gobato
,
S. V.
Novikov
,
J.
Ibanez
,
M.
Schmidbauer
, and
S. I.
Molina
,
J. Appl. Phys.
106
,
023518
(
2009
).
25.
N. A.
Riordan
,
C.
Gogineni
,
S. R.
Johnson
,
X.
Lu
,
T.
Tiedje
,
D.
Ding
,
Y.-H.
Zhang
,
R.
Fritz
,
K.
Kolata
,
S.
Chatterjee
,
K.
Volz
, and
S. W.
Koch
,
J. Mater. Sci.: Mater. Electron.
23
,
1799
(
2012
).
26.
Yu. I.
Mazur
,
V. G.
Dorogan
,
M.
Schmidbauer
,
G. G.
Tarasov
,
S. R.
Johnson
,
X.
Lu
,
M. E.
Ware
,
S.-Q.
Yu
,
T.
Tiedje
, and
G. J.
Salamo
,
J. Appl. Phys.
113
,
144308
(
2013
).
27.
V.
Pačebutas
,
R.
Butkutė
,
B.
Čechavičius
,
J.
Kavaliauskas
, and
A.
Krotkus
,
Thin Solid Films
520
,
6415
(
2012
).
28.
M.
Urban
,
H.
Schwab
, and
C.
Klingshirn
,
Phys. Status Solidi B
166
,
423
(
1991
).
30.
P.
Lautenschlager
,
M.
Garriga
, and
M.
Cardona
,
Phys. Rev. B
36
,
4813
(
1987
).
31.
O.
Rubel
,
S. D.
Baraovskii
,
K.
Hantke
,
W. W.
Ruhle
,
P.
Thoma
,
K.
Volz
, and
W.
Stolz
,
Phys. Rev. B
73
,
233201
(
2006
).
32.
C.
Netzel
,
V.
Hoffmann
,
T.
Wernicke
,
A.
Knauer
,
M.
Weyers
,
M.
Kneissl
, and
N.
Szabo
,
J. Appl. Phys.
107
,
033510
(
2010
).
33.
R. A.
Mair
,
J. Y.
Lin
,
H. X.
Jiang
,
E. D.
Jones
,
A. A.
Allerman
, and
S. R.
Kurtz
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
188
(
2000
).
34.
C.
Gourdon
and
P.
Lavallard
,
Phys. Status Solidi B
153
,
641
(
1989
).
35.
F.
Yang
,
M.
Wilkinson
,
E. J.
Austin
, and
K. P.
O'Donnell
,
Phys. Rev. Lett.
70
,
323
(
1993
).
36.
K.
Kazlauskas
,
G.
Tamulaitis
,
P.
Pobedinskas
,
A.
Žukauskas
,
M.
Springis
,
C. F.
Huang
,
Y. C.
Cheng
, and
C. C.
Yang
,
Phys. Rev. B
71
,
085306
(
2005
).
37.
K.
Jandieri
,
M. K.
Shakfa
,
S.
Liebich
,
M.
Zimprich
,
B.
Kunert
,
C.
Karcher
,
A.
Chernikov
,
K.
Volz
,
W.
Stolz
,
M.
Koch
,
S.
Chatterjee
,
W.
Heimbrodt
,
F.
Gebhard
, and
S. D.
Baranovskii
,
Phys. Rev. B
86
,
125318
(
2012
).
You do not currently have access to this content.