We report on a comparative experimental and theoretical study of the thermal quenching of the photoluminescence (PL) intensity in Ga(AsBi)/GaAs heterostructures. An anomalous plateau in the PL thermal quenching is observed at intermediate temperatures under relatively low excitation intensities. Theoretical analysis based on a well-approved approach shows that this peculiar behavior points at a non-monotonous density of states (DOS) in the disorder-induced band tails with at least two-energy-scales. While in previous studies carried out at relatively high excitation intensities a single-energy-scale was sufficient to fit the thermal quenching of the PL in Ga(AsBi), our study at lower excitation intensities proves that two-energy-scales of disorder contribute to the thermal quenching of the PL. Possible energy shapes of the DOS, which can fit experimental data, are revealed.

1.
A. X.
Levander
,
K. M.
Yu
,
S. V.
Novikov
,
A.
Tseng
,
C. T.
Foxon
,
O. D.
Dubon
,
J.
Wu
, and
W.
Walukiewicz
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
141919
(
2010
).
2.
X.
Chen
,
Y.
Song
,
L.
Zhu
,
S. M.
Wang
,
W.
Lu
,
S.
Guo
, and
J.
Shao
,
J. Appl. Phys.
113
,
153505
(
2013
).
3.
M. K.
Shakfa
,
D.
Kalincev
,
X.
Lu
,
S. R.
Johnson
,
D. A.
Beaton
,
T.
Tiedje
,
A.
Chernikov
,
S.
Chatterjee
, and
M.
Koch
,
J. Appl. Phys.
114
,
164306
(
2013
).
4.
T. D.
Das
,
J. Appl. Phys.
115
,
173107
(
2014
).
5.
K.
Bertulis
,
A.
Krotkus
,
G.
Aleksejenko
,
V.
Pačebutas
,
R.
Adomavičius
,
G.
Molis
, and
S.
Marcinkevičius
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
201112
(
2006
).
6.
R.
Lewis
,
D.
Beaton
,
X.
Lu
, and
T.
Tiedje
,
J. Cryst. Growth
311
,
1872
(
2009
).
7.
Y.
Tominaga
,
K.
Oe
, and
M.
Yoshimoto
,
Appl. Phys. Express
3
,
062201
(
2010
).
8.
P.
Ludewig
,
N.
Knaub
,
N.
Hossain
,
S.
Reinhard
,
L.
Nattermann
,
I. P.
Marko
,
S. R.
Jin
,
K.
Hild
,
S.
Chatterjee
,
W.
Stolz
,
S. J.
Sweeney
, and
K.
Volz
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
242115
(
2013
).
9.
S.
Tixier
,
M.
Adamcyk
,
T.
Tiedje
,
S.
Francoeur
,
A.
Mascarenhas
,
P.
Wei
, and
F.
Schiettekatte
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
2245
(
2003
).
10.
V.
Pačebutas
,
K.
Bertulis
,
G.
Aleksejenko
, and
A.
Krotkus
,
J. Mater. Sci.: Mater. Electron.
20
,
S363
(
2009
).
11.
K.
Alberi
,
O. D.
Dubon
,
W.
Walukiewicz
,
K. M.
Yu
,
K.
Bertulis
, and
A.
Krotkus
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
051909
(
2007
).
12.
S.
Imhof
,
A.
Thränhardt
,
A.
Chernikov
,
M.
Koch
,
N. S.
Köster
,
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
).
13.
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
).
14.
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
).
15.
A. R.
Mohmad
,
F.
Bastiman
,
J. S.
Ng
,
S. J.
Sweeney
, and
J. P. R.
David
,
Phys. Status Solidi C
9
,
259
(
2012
).
16.
O.
Rubel
,
S. D.
Baraovskii
,
K.
Hantke
,
W. W.
Ruhle
,
P.
Thomas
,
K.
Volz
, and
W.
Stolz
,
Phys. Rev. B
73
,
233201
(
2006
).
17.
J.
Orenstein
and
M. A.
Kastner
,
Solid State Commun.
40
,
85
(
1981
).
18.
G. J.
Adriaenssens
,
S. D.
Baranovskii
,
W.
Fuhs
,
J.
Jansen
, and
Ö.
Öktü
,
Phys. Rev. B
51
,
9661
(
1995
).
19.
H.
Cordes
,
G. H.
Bauer
, and
R.
Brüggemann
,
Phys. Rev. B
58
,
16160
(
1998
).
20.
P.
Ludewig
,
Z. L.
Bushell
,
L.
Nattermann
,
N.
Knaub
,
W.
Stolz
, and
K.
Volz
,
J. Cryst. Growth
396
,
95
(
2014
).
21.
M. Y.
Ryu
,
C. Q.
Chen
,
E.
Kuokstis
,
J. W.
Yang
,
G.
Simin
,
M. A.
Khan
,
G. G.
Sim
, and
P. W.
Yu
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
3943
(
2002
).
22.
S. D.
Baranovskii
,
R.
Eichmann
, and
P.
Thomas
,
Phys. Rev. B
58
,
13081
(
1998
).
23.
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
).
24.
H. D.
Sun
,
M.
Hetterich
,
M. D.
Dawson
,
A.
Yu. Egorov
,
D.
Bernklau
, and
H.
Riechert
,
J. Appl. Phys.
92
,
1380
(
2002
).
25.
T.
Prutskij
,
C.
Pelosi
, and
G.
Attolini
,
Cryst. Res. Technol.
46
,
127
(
2011
).
26.
C. M.
Gee
and
M.
Kastner
,
Phys. Rev. Lett.
42
,
1765
(
1979
).
27.
R. A.
Street
,
Hydrogenated Amorphous Silicon
(
Cambridge University Press
,
Cambridge, England
,
1991
).
28.
S.
Mazzucato
,
H.
Lehec
,
H.
Carrère
,
H.
Makhloufi
,
A.
Arnoult
,
C.
Fontaine
,
T.
Amand
, and
X.
Marie
,
Nanoscale Res Lett.
9
,
19
(
2014
).
You do not currently have access to this content.