Single Photon Emission Characteristics of Selective Area Grown InGaN/GaN Dot-in-Nanowires on N-Face GaN Substrate
Notice bibliographique
Résumé
Single photon emitters (SPEs) and entangled photon pairs are critical enablers for various quantum applications, including quantum communication, computing, and sensing. Unlike conventional atoms/ions and defects-based SPEs, epitaxial, defects-free semiconductor dot-in-nanowires are promising to generate high-brightness, high-purity, indistinguishable single photons and entangled photon pairs on demand at high temperature. To this end, InGaN/GaN dot-in-nanowires are considered prospective for their tunability over a wide range of the electromagnetic spectrum [1, 2]. Conventionally these nanowires (NWs) are grown by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE) techniques on metal (Ga)-polar GaN or GaN-on-sapphire substrates. However N-face GaN surfaces are considered promising forthe growth of III-nitride nanowires for enhanced indium-incorporation, lower point defects, favorable piezoelectric field, reduced lateral growth, and enhanced verticality with nearly flat-top surfaces [3, 4]. In this work we investigate the prospect of realizing quantum emitters based on selective area grown InGaN/GaN dot-in-nanowires on N-face GaN substrates. The nanowires have been grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE) on N-face side of single crystal GaN substrate having SiO2 masks atop, formed by e-beam lithography and reactive ion etching. NWs of different diameters (ranging from 10 nm - 200 nm) and areal density have been grown by changing the pattern design (lattice constant/spacing) and growth parameters (growth temperature, In/Ga beam equivalent pressure/molecular flux, N2 flow).The alloy composition of the InGaN/GaN active region is optimized for emission in the 450 nm-650 nm spectral range. Light output characteristics of the as-grown NWs were obtained by micro photoluminescence measurements. The sparsely grown NWs have been selectively excited using a high-precision piezo-stage (Attocube) and an objective lens (Zeiss) of high magnification and numerical aperture (NA=0.9). Preliminary results show the presence of multiple shoulder peaks, indicating the presence of excitonic, bi-excitonic and/or trionic states. Excitation (both off- and on-resonant) and temperature dependent measurements are currently underway to understand the nature of these emissions in the context of quantum emission. Time resolved and time-correlated measurements will be performed to investigate the lifetimes, spectral purity and temporal coherence of these emitters. The experimental characterization will ultimately provide insight into the prospect of harnessing single-photon emission from selective area grown N-polar InGaN/GaN nanowires, on N-face GaN substrates. References: [1] S. Deshpande et al., Nat. Commun. 4 (1), 1675 (2013) [2] L. Zhang, Appl. Phys. Lett. 108, 153102 (2016) [3] X. Liu et al., Photonics Res. 10(2), 587–593 (2022) [4] K. Khan et al., J. Cryst. Growth 611, 127181 (2023) Acknowledgement: This work was supported by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) through Quantum Alliance Grant Programs Figure 1
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».