Skip to main content
SpringerLink
Log in

Self-assembled Semiconductor Quantum Ring Complexes by Droplet Epitaxy: Growth and Physical Properties

  • Chapter
  • First Online:
Physics of Quantum Rings

Part of the book series: NanoScience and Technology ((NANO))

Abstract

Extremely complex semiconductor quantum ring structures, as single ring, multiple concentric quantum rings and coupled ring/disk structures, can be easily designed and grown by Droplet Epitaxy. In this paper, the fabrication and the characterization of such quantum ring complexes is reviewed. Electronic structure, single photon emission, carrier dynamics and magnetic properties in ring structures will be discussed.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Log in via an institution
Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 84.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Hardcover Book
USD 109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

References

  1. Y. Aharonov, D. Bohm, Phys. Rev. 115(3), 485 (1959)

    Article  ADS  MATH  MathSciNet  Google Scholar 

  2. M. Grochol, F. Grosse, R. Zimmermann, Phys. Rev. B 74(11), 115416 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. W.H. Kuan, C.S. Tang, C.H. Chang, Phys. Rev. B 75(15), 155326 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. A. Lorke, R.J. Luyken, A.O. Govorov, J.P. Kotthaus, J.M. Garcia, P.M. Petroff, Phys. Rev. Lett. 84(10), 2223 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  5. A. Fuhrer, S. Lüscher, T. Ihn, T. Heinzel, K. Ensslin, W. Wegscheider, M. Bichler, Nature 413(6858), 822 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  6. L. Dias da Silva, J. Villas-Bôas, S. Ulloa, Phys. Rev. B 76(15), 155306 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. N. Kleemans, I. Bominaar-Silkens, V. Fomin, V. Gladilin, D. Granados, A. Taboada, J. García, P. Offermans, U. Zeitler, P. Christianen, J. Maan, J. Devreese, P. Koenraad, Phys. Rev. Lett. 99(14), 146808 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. J.M. Garcia, G. Medeiros-Ribeiro, K. Schmidt, T. Ngo, J.L. Feng, A. Lorke, J. Kotthaus, P.M. Petroff, Appl. Phys. Lett. 71(14), 2014 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. D. Granados, J.M. Garcia, Appl. Phys. Lett. 82(15), 2401 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. T. Raz, D. Ritter, G. Bahir, Appl. Phys. Lett. 82(11), 1706 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  11. S. Kobayashi, C. Jiang, T. Kawazu, H. Sakaki, Jpn. J. Appl. Phys. 43(5B), L662 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  12. R. Timm, H. Eisele, A. Lenz, L. Ivanova, G. Balakrishnan, D. Huffaker, M. Dähne, Phys. Rev. Lett. 101(25), 256101 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  13. F. Ding, L. Wang, S. Kiravittaya, E. Muller, A. Rastelli, O.G. Schmidt, Appl. Phys. Lett. 90(17), 173104 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. N. Koguchi, T. Satoshi, T. Chikyow, J. Cryst. Growth 111, 688 (1991)

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. K. Watanabe, N. Koguchi, Y. Gotoh, Jpn. J. Appl. Phys. 39(2), L79 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  16. T. Kuroda, S. Sanguinetti, M. Gurioli, K. Watanabe, F. Minami, N. Koguchi, Phys. Rev. B 66(12), 121302(R) (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  17. V. Mantovani, S. Sanguinetti, M. Guzzi, E. Grilli, M. Gurioli, K. Watanabe, N. Koguchi, J. Appl. Phys. 96(8), 4416 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  18. S. Sanguinetti, K. Watanabe, T. Tateno, M. Gurioli, P. Werner, M. Wakaki, N. Koguchi, J. Cryst. Growth 253(1–4), 71 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  19. S. Sanguinetti, M. Padovani, M. Gurioli, E. Grilli, M. Guzzi, A. Vinattieri, M. Colocci, P. Frigeri, S. Franchi, Appl. Phys. Lett. 77(9), 1307 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. D. Colombo, S. Sanguinetti, E. Grilli, M. Guzzi, L. Martinelli, M. Gurioli, P. Frigeri, G. Trevisi, S. Franchi, J. Appl. Phys. 94(10), 6513 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. S. Sanguinetti, M. Gurioli, E. Grilli, M. Guzzi, M. Henini, Appl. Phys. Lett. 77(13), 1982 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  22. S. Sanguinetti, T. Mano, M. Oshima, T. Tateno, M. Wakaki, N. Koguchi, Appl. Phys. Lett. 81(16), 3067 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. S. Sanguinetti, K. Watanabe, T. Tateno, M. Wakaki, N. Koguchi, T. Kuroda, F. Minami, M. Gurioli, Appl. Phys. Lett. 81(4), 613 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  24. M. Gurioli, S. Sanguinetti, M. Henini, Appl. Phys. Lett. 78(7), 931 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  25. T. Mano, T. Kuroda, K. Mitsuishi, Y. Nakayama, T. Noda, K. Sakoda, Appl. Phys. Lett. 93, 203110 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. T. Mano, M. Abbarchi, T. Kuroda, B. McSkimming, A. Ohtake, K. Mitsuishi, Y. Nakayama, T. Noda, K. Sakoda, Appl. Phys. Express 3, 065203 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  27. T. Mano, T. Kuroda, S. Sanguinetti, T. Ochiai, T. Tateno, J. Kim, T. Noda, M. Kawabe, K. Sakoda, G. Kido, N. Koguchi, Nano Lett. 5(3), 425 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. T. Kuroda, T. Mano, T. Ochiai, S. Sanguinetti, K. Sakoda, G. Kido, N. Koguchi, Phys. Rev. B 72(20), 205301 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  29. M. Yamagiwa, T. Mano, T. Kuroda, T. Tateno, K. Sakoda, G. Kido, N. Koguchi, F. Minami, Appl. Phys. Lett. 89(11), 113115 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  30. K.A. Sablon, J.H. Lee, Z.M. Wang, J.H. Shultz, G.J. Salamo, Appl. Phys. Lett. 92(20), 203106 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. Z.M. Wang, B. Liang, K.A. Sablon, J. Lee, Y.I. Mazur, N.W. Strom, G.J. Salamo, Small 3(2), 235 (2007)

    Article  Google Scholar 

  32. T. Mano, T. Kuroda, K. Mitsuishi, M. Yamagiwa, X.J. Guo, K. Furuya, K. Sakoda, N. Koguchi, J. Cryst. Growth 301–302, 740 (2007)

    Article  Google Scholar 

  33. T. Mano, T. Kuroda, K. Kuroda, K. Sakoda, J. Nanophotonics 3, 031605 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. N. Pankaow, S. Thainoi, S. Panyakeow, S. Ratanathammaphan, J. Cryst. Growth 323(1), 282 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  35. W. Jevasuwan, P. Boonpeng, S. Panyakeow, S. Ratanathammaphan, Microelectron. Eng. 87(5–8), 1416 (2010)

    Article  Google Scholar 

  36. N. Pankaow, S. Panyakeow, S. Ratanathammaphan, J. Cryst. Growth 311(7), 1832 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  37. C. Zhao, Y.H. Chen, B. Xu, C.G. Tang, Z.G. Wang, F. Ding, Appl. Phys. Lett. 92(6), 063122 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. T. Noda, T. Mano, M. Jo, T. Kawazu, H. Sakaki, J. Appl. Phys. 112(6), 063510 (2012)

    Article  ADS  Google Scholar 

  39. P. Alonso-Gonzalez, L. Gonzalez, D. Fuster, Y. Gonzalez, A.G. Taboada, J.M. Ripalda, A.M. Beltran, D.L. Sales, T. Ben, S.I. Molina, Cryst. Growth Des. 9, 1216 (2009)

    Article  Google Scholar 

  40. T. Noda, T. Mano, Appl. Surf. Sci. 254(23), 7777 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  41. C. Somaschini, S. Bietti, N. Koguchi, S. Sanguinetti, Nano Lett. 9(10), 3419 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  42. C. Somaschini, S. Bietti, N. Koguchi, S. Sanguinetti, Nanotechnology 22(18), 185602 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  43. C. Somaschini, S. Bietti, S. Sanguinetti, N. Koguchi, A. Fedorov, Nanotechnology 21(12), 125601 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  44. Z.M. Wang, B.L. Liang, K.A. Sablon, G.J. Salamo, Appl. Phys. Lett. 90(11), 113120 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  45. A. Ohtake, Surf. Sci. Rep. 63(7), 295 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  46. T. Mano, N. Koguchi, J. Cryst. Growth 278(1–4), 108 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  47. S. Bietti, C. Somaschini, S. Sanguinetti, N. Koguchi, G. Isella, D. Chrastina, Appl. Phys. Lett. 95(24), 241102 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  48. Y. Horikoshi, M. Kawashima, H. Yamaguchi, Jpn. J. Appl. Phys. 27(2), 169 (1988)

    Article  ADS  Google Scholar 

  49. A. Ohtake, N. Koguchi, Appl. Phys. Lett. 83(25), 5193 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  50. K. Ohta, T. Kojima, T. Nakagawa, J. Cryst. Growth 95, 71 (1989)

    Article  ADS  Google Scholar 

  51. A. Ohtake, P. Kocán, K. Seino, W. Schmidt, N. Koguchi, Phys. Rev. Lett. 93(26), 266101 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  52. K. Kanisawa, J. Osaka, S. Hirono, N. Inoue, Appl. Phys. Lett. 58, 2363 (1991)

    Article  ADS  Google Scholar 

  53. C. Somaschini, S. Bietti, A. Fedorov, N. Koguchi, S. Sanguinetti, Nanoscale Res. Lett. 5(12), 1897 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  54. C. Somaschini, S. Bietti, A. Fedorov, N. Koguchi, S. Sanguinetti, Nanoscale Res. Lett. 5, 1865 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  55. J. Wu, Z. Li, D. Shao, M.O. Manasreh, V.P. Kunets, Z.M. Wang, G.J. Salamo, B.D. Weaver, Appl. Phys. Lett. 94(17), 171102 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  56. J. Wu, D. Shao, Z. Li, M.O. Manasreh, V.P. Kunets, Z.M. Wang, G.J. Salamo, B.D. Weaver, Appl. Phys. Lett. 95(7), 071908 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  57. C. Somaschini, S. Bietti, N. Koguchi, S. Sanguinetti, Appl. Phys. Lett. 97, 203109 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  58. S. Huang, Z. Niu, Z. Fang, H. Ni, Z. Gong, J. Xia, Appl. Phys. Lett. 89(3), 031921 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. J.H. Lee, Z.M. Wang, Z.Y. Abuwaar, N.W. Strom, G.J. Salamo, Nanotechnology 17(15), 3973 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  60. C. Deparis, J. Massies, J. Cryst. Growth 108, 157 (1991)

    Article  ADS  Google Scholar 

  61. J.Y. Marzin, G. Bastard, Solid State Commun. 92(5), 437 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  62. M. Califano, P. Harrison, Phys. Rev. B 61(16), 10959 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  63. J.W. Luo, G. Bester, A. Zunger, Phys. Rev. B 79(12), 125329 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  64. R. Heitz, H. Born, F. Guffarth, O. Stier, A. Schliwa, A. Hoffmann, D. Bimberg, Phys. Status Solidi (a) 190(2), 499 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  65. O. Stier, M. Grundmann, D. Bimberg, Phys. Rev. B 59(8), 5688 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  66. S. Sanguinetti, K. Watanabe, T. Kuroda, F. Minami, Y. Gotoh, N. Koguchi, J. Cryst. Growth 242(3–4), 321 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  67. S. Bietti, C. Somaschini, E. Sarti, N. Koguchi, S. Sanguinetti, G. Isella, D. Chrastina, A. Fedorov, Nanoscale Res. Lett. 1650–1653 (2010)

    Google Scholar 

  68. T. Tsuchiya, S. Katayama, Solid-State Electron. 42, 1523 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  69. M. Abbarchi, T. Kuroda, T. Mano, K. Sakoda, C.A. Mastrandrea, A. Vinattieri, M. Gurioli, T. Tsuchiya, Phys. Rev. B 82(20), 201301(R) (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  70. J.G. Keizer, J. Bocquel, P.M. Koenraad, T. Mano, T. Noda, K. Sakoda, Appl. Phys. Lett. 96(6), 062101 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  71. S. Sanguinetti, T. Mano, A. Gerosa, C. Somaschini, S. Bietti, N. Koguchi, E. Grilli, M. Guzzi, M. Gurioli, M. Abbarchi, J. Appl. Phys. 104(11), 113519 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  72. S. Bietti, C. Somaschini, M. Abbarchi, N. Koguchi, S. Sanguinetti, E. Poliani, M. Bonfanti, M. Gurioli, A. Vinattieri, T. Kuroda, T. Mano, K. Sakoda, Phys. Status Solidi (c) 6(4), 928 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  73. C. Somaschini, S. Bietti, S. Sanguinetti, N. Koguchi, A. Fedorov, M. Abbarchi, M. Gurioli, IOP Conf. Ser., Mater. Sci. Eng. 6, 012008 (2009)

    Article  Google Scholar 

  74. M. Bissiri, G. Baldassarri Höger Von Högersthal, M. Capizzi, P. Frigeri, S. Franchi, Phys. Rev. B 64(24), 245337 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  75. A.S. Bhatti, M. Capizzi, A. Frova, M. Bissiri, G. Baldassarri Höger Von Högersthal, P. Frigeri, S. Franchi, Phys. Rev. B 62(7), 4642 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  76. R. Heitz, I. Mukhametzhanov, O. Stier, A. Madhukar, D. Bimberg, Phys. Rev. Lett. 83, 4654 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  77. R. Heitz, M. Grundmann, N.N. Ledentsov, L. Eckey, M. Veit, D. Bimberg, Appl. Phys. Lett. 68(3), 361 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  78. S. Sanguinetti, D. Colombo, M. Guzzi, E. Grilli, M. Gurioli, L. Seravalli, P. Frigeri, S. Franchi, Phys. Rev. B 74(20), 1 (2006)

    Article  Google Scholar 

  79. R.J. Warburton, C. Schaflein, D. Haft, F. Bickel, A. Lorke, K. Karrai, J. Garcia, W. Schoenfeld, P. Petroff, Nature 405(6789), 926 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  80. M. Abbarchi, F. Troiani, C. Mastrandrea, G. Goldoni, T. Kuroda, T. Mano, K. Sakoda, N. Koguchi, S. Sanguinetti, A. Vinattieri, M. Gurioli, Appl. Phys. Lett. 93(16), 162101 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  81. S. Sanguinetti, M. Abbarchi, A. Vinattieri, M. Zamfirescu, M. Gurioli, T. Mano, T. Kuroda, N. Koguchi, Phys. Rev. B 77(12), 125404 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  82. E. Dekel, D. Gershoni, E. Ehrenfreund, J.M. Garcia, P.M. Petroff, Phys. Rev. B 61(16), 11009 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  83. E. Dekel, D.V. Regelman, D. Gershoni, E. Ehrenfreund, Phys. Rev. B 62(16), 11038 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  84. A. Feltrin, J.L. Staehli, B. Deveaud, V. Savona, Phys. Rev. B 69, 233309 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  85. T. Kuroda, T. Mano, T. Belhadj, B. Urbaszek, T. Amand, X. Marie, S. Sanguinetti, K. Sakoda, N. Koguchi, Phys. Status Solidi (b) 246(4), 861 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  86. M. Abbarchi, T. Kuroda, T. Mano, K. Sakoda, M. Gurioli, Phys. Rev. B 81(3), 035334 (2010)

    Article  ADS  Google Scholar 

  87. A.O. Govorov, S.E. Ulloa, K. Karrai, R.J. Warburton, Phys. Rev. B 66(8), 081309 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  88. V. Savona, J. Phys. Condens. Matter 19(29), 295208 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  89. C. Becher, A. Kiraz, P. Michler, A. Imamoglu, W. Schoenfeld, P. Petroff, L. Zhang, E. Hu, Phys. Rev. B 63(12), 1 (2001)

    Article  Google Scholar 

  90. T. Kuroda, M. Abbarchi, T. Mano, K. Watanabe, M. Yamagiwa, K. Kuroda, K. Sakoda, G. Kido, N. Koguchi, C. Mastrandrea, L. Cavigli, M. Gurioli, Y. Ogawa, F. Minami, Appl. Phys. Express 1, 042001 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  91. T. Kuroda, T. Belhadj, M. Abbarchi, C. Mastrandrea, M. Gurioli, T. Mano, N. Ikeda, Y. Sugimoto, K. Asakawa, N. Koguchi, K. Sakoda, B. Urbaszek, T. Amand, X. Marie, Phys. Rev. B 79(3), 035330 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  92. M. Abbarchi, C. Mastrandrea, A. Vinattieri, S. Sanguinetti, T. Mano, T. Kuroda, N. Koguchi, K. Sakoda, M. Gurioli, Phys. Rev. B 79(8), 085308 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  93. R. Loudon, The Quantum Theory of Light (Oxford University Press, New York, 1983)

    Google Scholar 

  94. M. Abbarchi, L. Cavigli, C. Somaschini, S. Bietti, M. Gurioli, A. Vinattieri, S. Sanguinetti, Nanoscale Res. Lett. 6(1), 569 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  95. M. Abbarchi, M. Gurioli, S. Sanguinetti, M. Zamfirescu, A. Vinattieri, N. Koguchi, Phys. Status Solidi (c) 3(11), 3860 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  96. L. Cavigli, S. Bietti, M. Abbarchi, C. Somaschini, A. Vinattieri, M. Gurioli, A. Fedorov, G. Isella, E. Grilli, S. Sanguinetti, J. Phys. Condens. Matter 24(10), 104017 (2012)

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Acknowledgements

The authors gratefully acknowledge collaboration with K. Sakoda, M. Abbarchi, S. Adorno, S. Bietti, M. Gurioli, M. Guzzi, E. Grilli, G. Kido, X. Marie, F. Minami, C. Somaschini, B. Urbaszek, A. Vinattieri and K. Watanabe. This work was supported in Italy by the CARIPLO Foundation (prj. SOQQUADRO—no. 2011-0362) and in Japan by Grant-in-Aid from Ministry of Education, Sports, Science and Technology of Japan.

Author information

Authors and Affiliations

  1. LNESS and Dipartimento di Scienza dei Materiali, Universitá di Milano Bicocca, Via Cozzi 53, 20125, Milano, Italy

    Stefano Sanguinetti

  2. National Institute for Materials Science, 1-2-1 Sengen, Tsukuba, 305-0047, Japan

    Takaaki Mano & Takashi Kuroda

Authors
  1. Stefano Sanguinetti
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Takaaki Mano
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Takashi Kuroda
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Stefano Sanguinetti .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Institute for Integrative Nanosciences Institute for Integrative Nanosciences, Leibniz Institute for Solid State and Ma, Dresden, Germany

    Vladimir M. Fomin

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2014 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Sanguinetti, S., Mano, T., Kuroda, T. (2014). Self-assembled Semiconductor Quantum Ring Complexes by Droplet Epitaxy: Growth and Physical Properties. In: Fomin, V. (eds) Physics of Quantum Rings. NanoScience and Technology. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-39197-2_8

Download citation

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation