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III-V型半导体纳米线(NW)可以被认为是未来高性能纳米电子和纳米光子器件[1]的非常有前途的候选者。因此，由于硅/纳米线界面上有效的应变松弛机制，NWs能够将直接带隙III-V半导体的优越电子和光学性能集成到成熟的硅平台上。在这里，我们报道了晶体结构对GaAs-AlGaAs核壳纳米线光学性质的影响。
图1:实验装置示意图。
对于单纳米线光致发光(PL)光谱，使用自制的微光致发光装置，如图1所示。为了测量，NWs首先通过滴铸从溶液中转移到基底上。此外，样品被安装在液氦流低温恒温器中，该恒温器被冷却到10K以下。分离良好的单个NWs被皮秒脉冲激光二极管(波长为660 nm)激发，同时激光被50倍物镜聚焦到约2 μm2的光斑大小。物镜安装在高精度闭环压电系统(扫描范围:80 μ m x 80 μ m)，允许我们通过扫描激光光斑来记录大范围内的高分辨率强度分布。NWs的PL发射由Andor Shamrock SR-500i-D1-SIL光谱仪分散。光谱仪配有热电冷却ccd探测器(Andor iDus DU416A-LDC-DD)，用于快速多通道采集。光谱仪的光栅转塔有300线/mm(火焰760 nm)、600线/mm(火焰800 nm)和1200线/mm(火焰750 nm)。这些光栅镀银以确保在目标波长范围内的最佳性能。对于pl寿命测量，光谱仪的第二个(侧)输出端口配备了X-Y光纤耦合器(带有狭缝组件)，允许我们将光耦合到多模光纤中，将信号引导到单光子雪崩二极管(SPAD)。
图2显示了GaAs-AlGaAs核壳NW在约10 K低温下的典型PL强度映射。在这个实验中，激光扫描整个样品，并在每个位置记录光谱。图2a显示了西北方向的综合强度图。NW清晰可见，在NW的一端有最大强度。在图2b和图3a中，可以看到记录在NW中心的NW低温PL谱图和单峰PL谱，显示出双峰结构。
两个峰之间的距离约为ΔE=26 meV。在这里，峰值1在1.488 eV归因于局域激子在单个双平面缺陷处的发射[2,3]。由于锌闪锌矿晶体结构中包含纤锌矿晶体相段，孪晶缺陷通常发生在这些NWs中。这导致了所谓的间接激子的形成，其空穴被限制在双纤锌矿段中，电子在周围的锌闪锌矿结构中[2,3,4]。为了确定这两个发射峰的来源，我们
在1.514 eV时，时间瞬态表现出明显的单指数衰减，特征寿命为τ ~ 0.7 ns，这与文献中GaAs纳米线中自由激子的值一致。与发射峰2的单指数衰减相反，在1.488 eV处观察到多指数衰减。此外，电子自由激子空间分离的特征是激子寿命的增加。
图2:(a) GaAs-AIGaAs核壳纳米线的强度映射。(b)在10 K沿西北轴记录的PL谱图。
配备了Andor iDus 416 CCD相机和X-Y光纤耦合器的三叶500i光谱仪使我们能够检查半导体纳米线的光学特性。
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m.m.索纳，H. J.克伦纳
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