Published February 3, 2018 | Version v1
Journal article

Internal quantum efficiency in polar and semipolar (11e22) InxGa1-xN/InyGa1-yN quantum wells emitting from blue to red

Others:
Laboratoire Charles Coulomb (L2C) ; Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Nanostructures quantiques propriétés optiques (NQPO) ; Laboratoire Charles Coulomb (L2C) ; Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252) ; Université de Caen Normandie (UNICAEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN) ; Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA) ; Université de Caen Normandie (UNICAEN) ; Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN) ; Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN) ; Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN) ; Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie) ; Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Physique de l'Exciton, du Photon et du Spin (PEPS) ; Laboratoire Charles Coulomb (L2C) ; Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de recherche sur l'hétéroepitaxie et ses applications (CRHEA) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
ANR-11-LABX-0014,GANEX,Réseau national sur GaN(2011)

Description

In this work, we investigate the impact of the quantum confined Stark effect and of the carrier localization on the internal quantum efficiency of polarized single or multiple InxGa1-xN/GaN quantum well(s), and semi-polar (11e22) multiple InxGa1-xN/InyGa1-yN quantum well. We find that increasing the influence of the quantum confined Stark effect at constant indium content with increasing the well-width induces a reduction of the internal quantum efficiency onsets for a decreasing value of the photoexcitation density. Similar but no so dramatic trend is reported when increasing the indium content and thus when increasing the localization of carriers to localized fluctuations of the chemical composition of the alloy. In addition, a change of the electric field internal to active layers (quantified by using time-resolved photoluminescence spectroscopy) realized by growing samples along a semi-polar orientation leads to experimental observation of a substantial enhancement of the threshold of photoexcitation density at which onsets the reduction of the internal quantum efficiency. A correlation is found through several orders of magni- tude between the photoexcitation density PT for the onset of the collapse of IQE and the values of the photoluminescence radiative decay time trad. A scaling law is found in the investigated samples: PT ~ trad-n with n 1⁄4 3/2 ± 0.15 which evidences that quantum confined Stark effect is the main origin for the efficiency droop in nitride light-emitting diodes based on InxGa1-xN active layers.

Abstract

International audience

Additional details

Created:
February 28, 2023
Modified:
November 30, 2023