Photoluminescence (PL) properties of In0.2Ga0.8As/GaAs0.96Bi0.04/In0.2Ga0.8As quantum well (QW) grown on GaAs substrates by gas source molecular beam epitaxy were studied by varying excitation power and temperature, respectively. The type-II transition energy shifts from 1.149 eV to 1.192 eV when increasing the excitation power from 10 mW to 150 mW at 4.5 K, which was ascribed to the band-bending effect. On the other hand, the type-II PL quenches quickly along with fast redshift with the increasing temperature due to the relaxation of the band bending caused by the thermal excitation process. An 8 band k·p model was used to analyze the electronic properties and the band-bending effect in the type-II QW. The calculated subband levels and transition energy fit well with the experiment results, and two thermal activation energies of 8.7 meV and 50 meV, respectively, are deduced.
References
1.
C. A.
Broderick
, M.
Usman
, S. J.
Sweeney
, and E. P.
O'Reilly
, Semicond. Sci. Technol.
27
, 094011
(2012
).2.
T.
Fuyuki
, K.
Yoshida
, R.
Yoshioka
, and M.
Yoshimoto
, Appl. Phys. Express
7
, 082101
(2014
).3.
S. J.
Sweeney
and S. R.
Jin
, J. Appl. Phys.
113
, 043110
(2013
).4.
S.
Tixier
, M.
Adamcyk
, T.
Tiedje
, S.
Francoeur
, A.
Mascarenhas
, P.
Wei
, and F.
Schiettekatte
, Appl. Phys. Lett.
82
, 2245
(2003
).5.
S.
Francoeur
, M. J.
Seong
, A.
Mascarenhas
, S.
Tixier
, M.
Adamcyk
, and T.
Tiedje
, Appl. Phys. Lett.
82
, 3874
(2003
).6.
M. P.
Polak
, P.
Scharoch
, and R.
Kudrawiec
, Semicond. Sci. Technol.
30
, 094001
(2015
).7.
J.
Yoshida
, T.
Kita
, O.
Wada
, and K.
Oe
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
42
, 371
(2003
).8.
B.
Fluegel
, S.
Francoeur
, A.
Mascarenhas
, S.
Tixier
, E. C.
Young
, and T.
Tiedje
, Phys. Rev. Lett.
97
, 067205
(2006
).9.
K.
Alberi
, O. D.
Dubon
, W.
Walukiewicz
, K. M.
Yu
, K.
Bertulis
, and A.
Krotkus
, Appl. Phys. Lett.
91
, 051909
(2007
).10.
R. D.
Richards
, A. R.
Mohmad
, J. P. R.
David
, C. J.
Hunter
, and F.
Bastiman
, IET Optoelectron.
10
, 34
(2016
).11.
R.
Butkute
, A.
Geizutis
, V.
Pacebutas
, B.
Cechavicius
, V.
Bukauskas
, R.
Kundrotas
, P.
Ludewig
, K.
Volz
, and A.
Krotkus
, Electron. Lett.
50
, 1155
(2014
).12.
M.
Yoshimoto
, S.
Murata
, A.
Chayahara
, Y.
Horino
, J.
Saraie
, and K.
Oe
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
42
, L1235
(2003
).13.
V.
Bahrami-Yekta
, T.
Tiedje
, and M.
Masnadi-Shirazi
, Semicond. Sci. Technol.
30
, 094007
(2015
).14.
W.
Bennarndt
, G.
Boehm
, and M. C.
Amann
, J. Cryst. Growth
436
, 56
(2016
).15.
C. J.
Hunter
, F.
Bastiman
, A. R.
Mohmad
, R.
Richards
, J. S.
Ng
, S. J.
Sweeney
, and J. P. R.
David
, IEEE Photonics Technol. Lett.
24
, 2191
(2012
).16.
T.
Fuyuki
, R.
Yoshioka
, K.
Yoshida
, and M.
Yoshimoto
, Appl. Phys. Lett.
103
, 202105
(2013
).17.
I.
Vurgaftman
, J. R.
Meyer
, N.
Tansu
, and L. J.
Mawst
, Appl. Phys. Lett.
83
, 2742
(2003
).18.
B.
Chen
, A. L.
Holmes
, V.
Khalfin
, I.
Kudryashov
, and B. M.
Onat
, Laser Technology for Defense and Security VIII
8381
, 83810F
(2012
).19.
Y. S.
Chiu
, M. H.
Ya
, W. S.
Su
, and Y. F.
Chen
, J. Appl. Phys.
92
, 5810
(2002
).20.
M.
Jo
, M.
Sato
, S.
Miyamura
, H.
Sasakura
, H.
Kumano
, and I.
Suemune
, Nanoscale Res. Lett.
7
, 1
(2012
).21.
See https://arxiv.org/abs/1606.04657 for information about the structural properties of the sample.
22.
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
).23.
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
).24.
S.
Imhof
, A.
Thranhardt
, A.
Chernikov
, M.
Koch
, N. S.
Koster
, K.
Kolata
, S.
Chatterjee
, S. W.
Koch
, X. F.
Lu
, S. R.
Johnson
, D. A.
Beaton
, T.
Tiedje
, and O.
Rubel
, Appl. Phys. Lett.
96
, 131115
(2010
).25.
M.
Baranowski
, M.
Syperek
, R.
Kudrawiec
, J.
Misiewicz
, J. A.
Gupta
, X.
Wu
, and R.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
98
, 061910
(2011
).26.
M.
Baranowski
, M.
Syperek
, R.
Kudrawiec
, J.
Misiewicz
, J. A.
Gupta
, X.
Wu
, and R.
Wang
, J. Phys.: Condens. Matter
24
, 185801
(2012
).27.
J.
Hu
, X. G.
Xu
, J. A. H.
Stotz
, S. P.
Watkins
, A. E.
Curzon
, M. L. W.
Thewalt
, N.
Matine
, and C. R.
Bolognesi
, Appl. Phys. Lett.
73
, 2799
(1998
).28.
I. P.
Seetoh
, C. B.
Soh
, E. A.
Fitzgerald
, and S. J.
Chua
, Appl. Phys. Lett.
102
, 101112
(2013
).29.
Y. P.
Varshni
, Physica
34
, 149
(1967
).30.
I.
Vurgaftman
, J. R.
Meyer
, and L. R.
Ram-Mohan
, J. Appl. Phys.
89
, 5815
(2001
).31.
J. P.
Reithmaier
, R.
Hoüger
, H.
Riechert
, A.
Heberle
, G.
Abstreiter
, and G.
Weimann
, Appl. Phys. Lett.
56
, 536
(1990
).32.
E.
Luna
, M.
Wu
, M.
Hanke
, J.
Puustinen
, M.
Guina
, and A.
Trampert
, Nanotechnology
27
, 325603
(2016
).© 2016 Author(s).
2016
Author(s)
You do not currently have access to this content.
