We present a photoreflectance (PR) study of multi-layer InAs quantum dot (QD) photodetector structures, incorporating InGaAs overgrown layers and positioned asymmetrically within GaAs/AlAs quantum wells (QWs). The influence of the back-surface reflections on the QD PR spectra is explained and a temperature-dependent photomodulation mechanism is discussed. The optical interband transitions originating from the QD/QW ground- and excited-states are revealed and their temperature behaviour in the range of 3–300 K is established. In particular, we estimated the activation energy (∼320 meV) of exciton thermal escape from QD to QW bound-states at high temperatures. Furthermore, from the obtained Varshni parameters, a strain-driven partial decomposition of the InGaAs cap layer is determined.
References
1.
A.
Stintz
, G. T.
Liu
, H.
Li
, L. F.
Lester
, and K. J.
Malloy
, IEEE Photon. Technol. Lett.
12
(6
), 591
–593
(2000
).2.
M. T.
Crowley
, N. A.
Naderi
, H.
Su
, F.
Grillot
, and L. F.
Lester
, in Advances in Semiconductor Lasers
, Semiconductors and Semimetals Vol. 86, edited by J. J.
Coleman
, A. C.
Bryce
, and C.
Jagadish
(Academic Press
, San Diego
, 2012
), pp. 371
–417
.3.
A. V.
Barve
, S. J.
Lee
, S. K.
Noh
, and S.
Krishna
, Laser Photonics Rev.
4
(6
), 738
–750
(2010
).4.
A. V.
Barve
and S.
Krishna
, in Advances in Infrared Photodetectors
, Semiconductors and Semimetals Vol. 84, edited by S. D.
Gunapala
, D. R.
Rhiger
, and C.
Jagadish
(Academic Press
, San Diego
, 2011
), pp. 153
–193
.5.
A.
Barve
, J.
Shao
, Y. D.
Sharma
, T. E.
Vandervelde
, K.
Sankalp
, S. J.
Lee
, S. K.
Noh
, and S.
Krishna
, IEEE J. Quantum Electron.
46
(7
), 1105
–1114
(2010
).6.
Y.-F.
Lao
, S.
Wolde
, A. G. U.
Perera
, Y. H.
Zhang
, T. M.
Wang
, J. O.
Kim
, T.
Schuler-Sandy
, Z.-B.
Tian
, and S. S.
Krishna
, Appl. Phys. Lett.
104
, 171113
(2014
).7.
H. W.
Shin
, J.-W.
Choe
, S. J.
Lee
, S. K.
Noh
, J. O.
Kim
, and K.-S.
Lee
, Curr. Appl. Phys.
14
(5
), 721
–724
(2014
).8.
B.
Čechavičius
, J.
Kavaliauskas
, G.
Krivaitė
, D.
Seliuta
, G.
Valušis
, M. P.
Halsall
, M. J.
Steer
, and P.
Harrison
, J. Appl. Phys.
98
(2
), 023508
(2005
).9.
M.
Motyka
, R.
Kudrawiec
, G.
Sęk
, J.
Misiewicz
, I. L.
Krestnikov
, S.
Mikhrin
, and A.
Kovsh
, Semicond. Sci. Technol.
21
, 1402
(2006
).10.
M.
Motyka
, G.
Sęk
, R.
Kudrawiec
, J.
Misiewicz
, L. H.
Li
, and A.
Fiore
, J. Appl. Phys.
100
, 073502
(2006
).11.
T. K.
Sharma
, T. J. C.
Hosea
, S. J.
Sweeney
, and X.
Tang
, J. Appl. Phys.
104
, 083109
(2008
).12.
M.
Motyka
, R.
Kudrawiec
, G.
Sęk
, J.
Misiewicz
, D.
Bisping
, B.
Marquardt
, A.
Forchel
, and M.
Fischer
, Appl. Phys. Lett.
90
, 221112
(2007
).13.
R.
Nedzinskas
, B.
Čechavičius
, J.
Kavaliauskas
, V.
Karpus
, G.
Krivaitė
, V.
Tamošiūnas
, G.
Valušis
, F. F.
Schrey
, K.
Unterrainer
, and G.
Strasser
, Acta Phys. Pol. A
113
, 975
(2008
), available at http://przyrbwn.icm.edu.pl/APP/PDF/113/a113z342.pdf.14.
R.
Nedzinskas
, B.
Čechavičius
, J.
Kavaliauskas
, V.
Karpus
, D.
Seliuta
, V.
Tamošiūnas
, G.
Valušis
, G.
Fasching
, K.
Unterrainer
, and G.
Strasser
, J. Appl. Phys.
106
, 064308
(2009
).15.
V. K.
Dixit
, S. K.
Khamari
, C.
Tyagi
, S. D.
Singh
, S.
Porwal
, R.
Kumar
, C.
Mukherjee
, P.
Mondal
, A. K.
Srivastava
, T. K.
Sharma
, and S. M.
Oak
, J. Phys. D: Appl. Phys.
45
, 365104
(2012
).16.
J.
Misiewicz
and R.
Kudrawiec
, Opto-Electron. Rev.
20
(2
), 101
–119
(2012
).17.
M.
Motyka
, K.
Ryczko
, M.
Dyksik
, G.
Sęk
, J.
Misiewicz
, R.
Weih
, M.
Dallner
, S.
Höfling
, and M.
Kamp
, Appl. Phys. Lett.
117
, 084312
(2015
).18.
W. M.
Theis
, G. D.
Sanders
, C. E.
Leak
, K. K.
Bajaj
, and H.
Morkoc
, Phys. Rev. B
37
, 3042
(1988
).19.
R. L.
Tober
and J. D.
Bruno
, J. Appl. Phys.
68
, 6388
(1990
).20.
H.
Roppischer
, N.
Stein
, U.
Behn
, and A. B.
Novikov
, J. Appl. Phys.
76
, 4340
(1994
).21.
A. J.
Shields
and P. C.
Klipstein
, Phys. Rev. B
43
, 9118
(1991
).22.
Zh. M.
Wang
, Y. I.
Mazur
, Sh.
Seydmohamadi
, G. J.
Salamo
, and H.
Kissel
, Appl. Phys. Lett.
87
, 213105
(2005
).23.
T. M.
Hsu
, W.-H.
Chang
, C. Y.
Lai
, N. T.
Yeh
, and J.-I.
Chyi
, J. Appl. Phys.
91
, 4399
(2002
).24.
W.-H.
Chang
, T. M.
Hsu
, N. T.
Yeh
, and J.-I.
Chyi
, Phys. Rev. B
62
, 13040
(2000
).25.
E. W.
Bogaart
, J. E. M.
Haverkort
, T.
Mano
, T.
van Lippen
, R.
Nötzel
, and J. H.
Wolter
, Phys. Rev. B
72
, 195301
(2005
).26.
D. E.
Aspnes
, Surf. Sci.
37
, 418
–442
(1973
).27.
B. V.
Shanabrook
, O. J.
Glembocki
, and W. T.
Beard
, Phys. Rev. B
35
, 2540
(1987
).28.
R.
Nedzinskas
, B.
Čechavičius
, A.
Rimkus
, J.
Kavaliauskas
, G.
Valušis
, L. H.
Li
, and E. H.
Linfield
, Lith. J. Phys.
54
, 54
–57
(2014
).29.
V.
Mitin
, A.
Antipov
, A.
Sergeev
, N.
Vagidov
, D.
Eason
, and G.
Strasser
, Nanoscale Res. Lett.
6
, 21
(2011
).30.
G.
Visimberga
, G.
Rainò
, A.
Salhi
, V.
Tasco
, M. T.
Todaro
, L.
Martiradonna
, M.
De Giorgi
, A.
Passaseo
, R.
Cingolani
, and M.
De Vittorio
, Appl. Phys. Lett.
93
, 151112
(2008
).31.
S.
Raymond
, S.
Fafard
, P. J.
Poole
, A.
Wojs
, P.
Hawrylak
, S.
Charbonneau
, D.
Leonard
, R.
Leon
, P. M.
Petroff
, and J. L.
Merz
, Phys. Rev. B
54
, 11548
(1996
).32.
R.
Heitz
, O.
Stier
, I.
Mukhametzhanov
, A.
Madhukar
, and D.
Bimberg
, Phys. Rev. B
62
, 11017
(2000
).33.
Y. P.
Varshni
, Physica
34
(1
), 149
–154
(1967
).34.
F.
Ferdos
, S.
Wang
, Y.
Wei
, M.
Sadeghi
, Q.
Zhao
, and A.
Larsson
, J. Cryst. Growth
251
(1–4
), 145
–149
(2003
).35.
F.
Guffarth
, R.
Heitz
, A.
Schliwa
, O.
Stier
, N. N.
Ledentsov
, A. R.
Kovsh
, V. M.
Ustinov
, and D.
Bimberg
, Phys. Rev. B
64
, 085305
(2001
).36.
See http://www.nextnano.de/nextnano3 for nextnano3, next generation 3D nanodevice simulator.
37.
I.
Vurgaftman
, J. R.
Meyer
, and L. R.
Ram-Mohan
, J. Appl. Phys.
89
, 5815
(2001
).38.
P.
Aivaliotis
, N.
Vukmirović
, E. A.
Zibik
, J. W.
Cockburn
, D.
Indjin
, P.
Harrison
, C.
Groves
, J. P. R.
David
, M.
Hopkinson
, and L. R.
Wilson
, J. Phys. D: Appl. Phys.
40
, 5537
(2007
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
