Investigation of self-assembled GaN quantum dots in an AlGaN matrix by Capacitance-voltage spectroscopy

Abstract

Wir berichten über Kapazitäts-Spannungs Spektroskopie [C(V)] und Photolumineszenz Spektroskopie (PL) von selbstorganisierten Wurtzit-GaN Quantenpunkten (QDs) bei Raumtemperatur, die in eine ladungsdurchstimmbare Schottky Diodenstruktur eingebettet sind. Die QDs wurden mittels Stranski-Krastanov-Molekularstrahlepitaxie (MBE) hergestellt. Durch Korrelation von PL- und C(V)-Messungen beobachten wir die Aufladung der Grundzustände der QDs mit Einzelelektronen, wobei die Energieabstände zwischen s- und p-Zuständen bei beiden Methoden übereinstimmen. Der Elektronentransfer vom Rückkontakt zu den QDs wird durch die Benetzungsschicht (WL) als Zwischenzustand bestimmt. Bei Raumtemperatur wurde eine Coulomb-Blockade-Energie von etwa 70 meV gemessen, was das Potenzial für Quantenanwendungen bei Raumtemperatur unter Nutzung von Einzelelektronen-Quanteneffekten zeigt.We report room-temperature capacitance–voltage [C(V)] and photoluminescence (PL) studies of self-assembled wurtzite-GaN quantum dots (QDs) embedded in a charge-tunable Schottky diode structure. The QDs were grown via Stranski–Krastanov molecular beam epitaxy (MBE). By correlating PL and C(V) measurements, we observe single-electron charging of the QDs’ ground states, with consistent s- and p-state energy spacings between both methods. Electron transfer from the back contact to the QDs is mediated by the wetting layer (WL) as an intermediate state. A Coulomb blockade energy of about 70 meV is measured at room temperature, demonstrating the potential for room-temperature quantum applications utilizing single-electron quantum effects