Recombination Dynamics in InxGa1 − xN-Based Nanostructures

  • Yoichi Kawakami
  • Akio Kaneta
  • Kunimichi Omae
  • Yukio Narukawa
  • Takashi Mukai
Reference work entry


Recombination dynamics in InGaN-based semiconductors has been assessed taking into account the effect of potential modulations which are induced not only by potential fluctuations in InGaN plane but also by quantum-confined Stark effects perpendicular to the plane. Local diffusion, radiative, and nonradiative processes have been identified, by employing multimode scanning near-field optical microscopy where time-resolved photoluminescence data are taken by both illumination-collection mode and illumination mode.


Probe Beam Nonradiative Recombination Internal Electric Field Nonradiative Recombination Center Single Quantum Well 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.



The authors would like to express their deep gratitude to Prof. Shigeo Fujita for providing the opportunity to this work, for his continuous guidance and encouragement, and also for his sincere attitude to education and research devoted just before his death. Special thanks are also due to Dr. Mitsuru Funato, Dr. Koichi Okamoto, and Dr. Ruggero Micheletto for their valuable discussion and comments.


  1. 1.
    T. Mukai, H. Narimatsu, S. Nakamura, Jpn. J. Appl. Phys. 37, L479 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    T. Mukai, K. Takekawa, S. Nakamura, Jpn. J. Appl. Phys. 37, L839 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    M. Yamada, Y. Narukawa, T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 41, L246 (2002)ADSCrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    S. Nagahama, N. Iwasa, M. Senoh, T. Matsushita, Y. Sugimoto, H. Kiyoku, T. Kozaki, M. Sano, H. Matsumura, H. Umemoto, K. Chocho, T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 39, L647 (2000)ADSCrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    S. Nagahama, T. Yanamoto, M. Sano, T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 40, L785 (2001)ADSCrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    K. Iida, T. Kawashima, A. Miyazaki, H. Kasugai, S. Mishima, A. Honshio, Y. Miyatake, M. Iwaya, S. Kamiyama, H. Amano, I. Akasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 43, L499 (2003)ADSCrossRefGoogle Scholar
  7. 7.
    B. Gil, Low-Dimensional Nitride Semiconductors (Oxford University Press, Oxford, 2002)Google Scholar
  8. 8.
    S. Chichibu, T. Azuhata, T. Sota, S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 69, 4188 (1996)ADSCrossRefGoogle Scholar
  9. 9.
    Y. Narukawa, Y. Kawakami, M. Funato, Sg. Fujita, S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 70, 981 (1997)Google Scholar
  10. 10.
    Y. Narukawa, Y. Kawakami, Sz. Fujita, Sg. Fujita, S. Nakamura, Phys. Rev. B 56, R10024 (1997)Google Scholar
  11. 11.
    A. Satake, Y. Masumoto, T. Miyajima, T. Asatsuma, F. Nakamura, M. Ikeda, Phys. Rev. B 57, R2041 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    Y.H. Cho, T.J. Schmidt, S. Bidnyk, G.H. Gainer, J.J. Song, S. Keller, U.K. Mishra, S.P. DenBaars, Phys. Rev. B 61, 7571 (2000)ADSCrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    I. Ho, G.B. Stringfellow, Appl. Phys. Lett. 69, 2701 (1996)ADSCrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    T. Matsuoka, Appl. Phys. Lett. 71, 105 (1997)ADSCrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    A. Koukitu, N. Takahashi, T. Taki, H. Seki, Jpn. J. Appl. Phys. 35, L673 (1996)ADSCrossRefGoogle Scholar
  16. 16.
    T. Okumura, M. Ishida, T. Kamikawa, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 1044 (2000)ADSCrossRefGoogle Scholar
  17. 17.
    C. Kisielowski, Z.L. Weber, S. Nakamura, Jpn. J. Appl. Phys. 36, 6932 (1997)ADSCrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    N.A. El-Masry, E.L. Piner, S.X. Liu, S.M. Bedair, Appl. Phys. Lett. 72, 40 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  19. 19.
    L. Nistor, H. Bender, A. Vantomme, M.F. Wu, J. Van Landuyt, K.P. O’Donnell, R. Martin, K. Jacobs, I. Moerman, Appl. Phys. Lett. 7, 507 (2000)ADSCrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    M. Strassburg, A. Hoffman, I.L. Krestnikov, N.N. Ledentsov, Phys. Status  Solidi a 183, 99 (2001)ADSCrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    Y.T. Moon, D.J. Kim, J.S. Park, J.T. Oh, J.M. Lee, Y.W. Ok, H. Kim, S.J. Park, Appl. Phys. Lett. 79, 599 (2001)ADSCrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    H. Gotoh, H. Ando, T. Takagahara, H. Kamada, A. Chavez-Pirson, J. Temmyo, Jpn. J. Appl. Phys. 36, 4204 (1997)ADSCrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    Y. Narukawa, Y. Kawakami, Sg. Fujita, S. Nakamura, Phys. Rev. B 59, 10283 (1999)Google Scholar
  24. 24.
    Y. Kawakami, Y. Narukawa, K. Omae, Sg. Fujita, S. Nakamura, Phys. Status Solidi a 178, 331 (2000)Google Scholar
  25. 25.
    P. Lefebvre, J. Allegre, B. Gil, A. Kavokine, H. Mathieu, W. Kim, A. Salvador, A. Botchkarev, H. Morkoc, Phys. Rev. B 57, R9447 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    P. Lefebvre, T. Taliercio, A. Morel, J. Allegre, M. Gallart, B. Gil, Appl. Phys. Lett. 78, 1538 (2001)ADSCrossRefGoogle Scholar
  27. 27.
    T. Takeuchi, S. Sota, M. Katsuragawa, M. Komori, H. Takeuchi, H. Amano, I. Akasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 36, L382 (1997)ADSCrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    J.S. Im, H. Kolmer, J. Off, A. Sohmer, F. Scolz, A. Hangleiter, Phys. Rev. B 55, R9435 (1998)ADSGoogle Scholar
  29. 29.
    P. Riblet, H. Hirayama, A. Kinoshita, A. Hirata, T. Sugano, Y. Aoyagi, Appl. Phys. Lett. 75, 2241 (1999)ADSCrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    C. Wetzel, T. Takeuchi, H. Amano, I. Akasaki, Phys. Rev. B 62, R13302 (2000)ADSCrossRefGoogle Scholar
  31. 31.
    T. Kuroda, A. Takeuchi, T. Sota, Appl. Phys. Lett. 76, 3753 (2000)ADSCrossRefGoogle Scholar
  32. 32.
    C. Wetzel, T. Takeuchi, H. Amano, I. Akasaki, J. Appl. Phys. 85, 3786 (1999)ADSCrossRefGoogle Scholar
  33. 33.
    Y. Kawakami, A. Kaneta, K. Omae, A. Shikanai, K. Okamoto, G. Marutsuki, Y. Narukawa, T. Mukai, Sg. Fujita, Phys. Status Solidi b 240, 337 (2003)Google Scholar
  34. 34.
    K. Omae, Y. Kawakami, Sg. Fujita, M. Yamada, Y. Narukawa, T. Mukai, Phys. Rev. B 65, 073308 (2002)Google Scholar
  35. 35.
    K. Omae, Y. Kawakami, Sg. Fujita, Y. Narukawa, Y. Watanabe, T. Mukai, Phys. Status Solidi a 190, 93 (2002)Google Scholar
  36. 36.
    K. Omae, Y. Kawakami, Sg. Fujita, Y. Narukawa, T. Mukai, Phys. Rev. B 68, 085303 (2003)Google Scholar
  37. 37.
    M. Nomura, M. Arita, Y. Arakawa, S. Ashihara, S. Kako, M. Nishioka, T. Shimura, K. Kuroda, J. Appl. Phys. 94, 6468 (2003)ADSCrossRefGoogle Scholar
  38. 38.
    Y. Kawakami, Y. Narukawa, K. Omae, S. Nakamura, Sg. Fujita, Mater. Sci. Eng. B 82, 188 (2001)Google Scholar
  39. 39.
    T. Izumi, Y. Narukawa, K. Okamoto, Sg. Fujita, S. Nakamura, J. Lumim. 87–89, 1196 (2000)Google Scholar
  40. 40.
    A. Kaneta, K. Okamoto, Y. Kawakami, G. Marutsuki, Y. Nakagawa, G. Shinomiya, T. Mukai, Sg. Fujita, Phys. Status Solidi b 228, 93 (2001)Google Scholar
  41. 41.
    K. Okamoto, J. Coi, Y. Kawakami, M. Terazima, T. Mukai, Sg. Fujita, Jpn. J. Appl. Phys. 43, 839 (2004)Google Scholar
  42. 42.
    S. Chichibu, K. Wada, S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 71, 2346 (1997)ADSCrossRefGoogle Scholar
  43. 43.
    X. Zhang, D.H. Rich, J.T. Kobayashi, N.T. Kobayashi, P.D. Dapkus, Appl. Phys. Lett. 73, 1430 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  44. 44.
    P.A. Crowell, D.K. Young, S. Keller, E.L. Hu, D.D. Awschalom, Appl. Phys. Lett. 72, 927 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  45. 45.
    A. Vertikov, M. Kuball, A.V. Nurmikko, Y. Chen, S.-Y. Wang, Appl. Phys. Lett. 72, 2645 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  46. 46.
    A. Vertikov, A.V. Nurmikko, K. Doverspike, G. Bulman, J. Edmond, Appl. Phys. Lett. 73, 493 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  47. 47.
    A. Vertikov, I. Ozden, A.V. Nurmikko, Appl. Phys. Lett. 74, 850 (1999)ADSCrossRefGoogle Scholar
  48. 48.
    D.K. Young, M.P. Mack, A.C. Abare, M. Hansen, L.A. Coldren, S.P. Denbaars, E.L. Hu, D.D. Awschalom, Appl. Phys. Lett. 74, 2349 (1999)ADSCrossRefGoogle Scholar
  49. 49.
    A. Kaneta, T. Izumi, K. Okamoto, Y. Kawakami, Sg. Fujita, Y. Narita, T. Inoue, T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 40, 110 (2001)Google Scholar
  50. 50.
    A. Kaneta, K. Okamoto, Y. Kawakami, Sg. Fujita, G. Marutsuki, Y. Narukawa, T. Mukai, App. Phys. Lett. 81, 4353 (2002)Google Scholar
  51. 51.
    J. Kudrna, P.G. Gucciardi, A. Vinattieri, M. Colocci, B. Damiliano, F. Semond, N. Grandjean, J. Massies, Phys. Status Solidi a 190, 155 (2002)ADSCrossRefGoogle Scholar
  52. 52.
    A. Kaneta, T. Mutoh, Y. Kawakami, Sg. Fujita, G. Marutsuki, Y. Narukawa, T. Mukai, Appl. Phys. Lett. 83, 3462 (2003)Google Scholar
  53. 53.
    R. Micheletto, N. Yoshimatsu, A. Kaneta, Y. Kawakami, Sg. Fujita, Appl. Surf. Sci. 229, 338 (2004)Google Scholar
  54. 54.
    G. Marutsuki, Y. Narukawa, T. Mitani, T. Mukai, Gi. Shinomiya, A. Kaneta, Y. Kawakami, Sg. Fujita, Phys. Status Solidi a 192, 110 (2002)Google Scholar
  55. 55.
    H. Itoh, S. Watanabe, M. Goto, N. Yamada, M. Misra, A.Y. Kim, S.A. Stockman, Jpn. J. Appl. Phys. 42, L1244 (2003)ADSCrossRefGoogle Scholar
  56. 56.
    K. Osamura, K. Nakajima, Y. Murakami, Solid State Commun. 11, 617 (1972)ADSCrossRefGoogle Scholar
  57. 57.
    K. Osamura, S. Naka, Y. Murakami, J. Appl. Phys. 46, 3432 (1975)ADSCrossRefGoogle Scholar
  58. 58.
    C. Wetzel, T. Takeuchi, S. Yamaguchi, H. Katoh, H. Amano, I. Akasaki, Appl. Phys. Lett. 73, 1994 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  59. 59.
    L. Bellaiche, T. Mattila, L.W. Wang, S.H. Wei, A. Zunger, Appl. Phys. Lett. 74, 1842 (1999)ADSCrossRefGoogle Scholar
  60. 60.
    T. Inushima, V.V. Mamutin, V.A. Vekshin, S.V. Ivanov, T. Sakon, S. Motokawa, J. Cryst. Growth 227, 481 (2001)ADSCrossRefGoogle Scholar
  61. 61.
    V.Y. Davydov, A.A. Klochikin, R.P. Sesyan, V.V. Emstev, S.V. Ivanov, F. Bechstedt, J. Furthmuller, H. Harima, A.V. Murdryi, J. Adrhold, O. Semchinova, J. Graul, Phys. Status Solidi b 229, R1 (2002)ADSCrossRefGoogle Scholar
  62. 62.
    T. Matsuoka, H. Okamoto, M. Nakao, H. Harima, E. Kurimoto, Appl. Phys. Lett. 81, 1246 (2002)ADSCrossRefGoogle Scholar
  63. 63.
    Y. Saito, H. Harima, E. Kueimoto, T. Yamaguchi, N. Teraguchi, A. Suzuki, T. Araki, Y. Nanishi, Phys. Status Solidi b 234, 796 (2001)ADSCrossRefGoogle Scholar
  64. 64.
    M. Hori, K. Kano, T. Yamaguchi, Y. Saito, T. Araki, Y. Nanishi, N. Teraguchi, A. Suzuki, Phys. Status Solidi b 234, 750 (2002)ADSCrossRefGoogle Scholar
  65. 65.
    J. Wu, W. Walukiewicz, K.M. Yu, J.W. Arger III, E.E. Haller, H. Lu, W.J. Schaff, Y. Saito, Y. Nanishi, Appl. Phys. Lett. 80, 3967 (2002)ADSCrossRefGoogle Scholar
  66. 66.
    Y. Nanishi, Y. Saito, T. Yamaguchi, Jpn. J. Appl. Phys. 42, 2549 (2003)ADSCrossRefGoogle Scholar
  67. 67.
    I.M. Lifshitz, Advert. Phys. 13, 483 (1965)ADSCrossRefGoogle Scholar
  68. 68.
    R. Zimmermann, J. Cryst. Growth 101, 346 (1990)ADSCrossRefGoogle Scholar
  69. 69.
    V.W.L. Chin, T.L. Tansley, T. Osotchan, J. Appl. Phys. 75, 7365 (1994)ADSCrossRefGoogle Scholar
  70. 70.
    R.B. Zetterstrom, J. Mater. Sci. 5, 1102 (1970)ADSCrossRefGoogle Scholar
  71. 71.
    Y.C. Yeo, T.C. Chong, M.F. Li, J. Appl. Phys. 83, 1429 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  72. 72.
    I. Vurgaftman, J.R. Meyer, J. Appl. Phys. 94, 3675 (2003)ADSCrossRefGoogle Scholar
  73. 73.
    F. Bernardini, V. Fiorentini, D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 56, R10024 (1997)ADSCrossRefGoogle Scholar
  74. 74.
    A.D. Bykhovski, V.V. Kaminski, M.S. Shur, Q.C. Chen, M.A. Khan, Appl. Phys. Lett. 68, 818 (1996)ADSCrossRefGoogle Scholar
  75. 75.
    S. Chichibu, T. Sota, K. Wada, O. Brandt, K.H. Ploog, S.P. DenBaars, S. Nakamura, Phys. Status Solidi a 183, 91 (2001)ADSCrossRefGoogle Scholar
  76. 76.
    C. Gourdon, P. Lavallard, Phys. Status Solidi b 153, 641 (1989)ADSCrossRefGoogle Scholar
  77. 77.
    Y. Kawakami, The optical properties of InGaN-based quantum wells and quantum dots, in Low-Dimensional Nitride Semiconductors, ed. by B. Gill (Oxford University Press, Oxford 2002), pp. 233–255Google Scholar
  78. 78.
    S. Permogorov, A. Reznitskii, S. Verbin, G.O. Müller, P. Flögel, M. Nikiforov, Phys. Status Solidi b 113, 589 (1982)ADSCrossRefGoogle Scholar
  79. 79.
    Y. Kawakami, M. Funato, Sz. Fujita, Sg. Fujita, Y. Yamada, Y. Masumoto, Phys. Rev. B 50, 14655 (1994)Google Scholar
  80. 80.
    S.F. Chichibu, A.C. Abare, M.S. Minsky, S. Keller, S.B. Fleischer, J.E. Bowers, E. Hu, U.K. Mishra, L.A. Coldren, S.P. DenBaars, T. Sota, Appl. Phys. Lett. 73, 2006 (1998)ADSCrossRefGoogle Scholar
  81. 81.
    E. Berkowicz, D. Gershoni, G. Bahir, E. Lakin, D. Shilo, E. Zolotoyabko, A.C. Abare, S.P. Denbaars, L.A. Coldren, Phys. Rev. B 61, 10994 (2000)ADSCrossRefGoogle Scholar
  82. 82.
    D. Cherns, S.J. Heniey, F.A. Ponce, Appl. Phys. Lett. 78, 2691 (2001)ADSCrossRefGoogle Scholar
  83. 83.
    K. Okamoto, A. Sherer, Y. Kawakami, Appl. Phys. Lett. 87, 161104 (2005)ADSCrossRefGoogle Scholar
  84. 84.
    A. Kaneta, M. Funato, Y. Kawakami, Phys. Rev. B 78, 125317 (2008)ADSCrossRefGoogle Scholar
  85. 85.
    A. Kaneta, T. Hashimoto, K. Nishimura, M. Funato, Y. Kawakami, Appl. Phys. Exp. 3, 102102 (2010)ADSCrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013

Authors and Affiliations

  • Yoichi Kawakami
    • 1
  • Akio Kaneta
    • 2
  • Kunimichi Omae
    • 3
  • Yukio Narukawa
    • 4
  • Takashi Mukai
    • 5
  1. 1.Department of Electronic Science and EngineeringKyoto UniversityKyotoJapan
  2. 2.Department of Electronic Science and EngineeringKyoto UniversityKyotoJapan
  3. 3.Nichia CorporationTokushimaJapan
  4. 4.Nichia CorporationTokushimaJapan
  5. 5.Nichia CorporationTokushimaJapan

Personalised recommendations