InGaN is the material used for light-emitting-diodes in the range from the ultraviolet to green region and laser diodes in the ultraviolet and blue region. The bandgap energy of InGaN is controlled by varying the Indium concentration. However, it is difficult to replace Ga with In homogeneously, so that the emission mechanism in this sample is not simple. By previous studies, it has been thought that electrons and holes are captured efficiently at In-rich potential minima, which results in high quantum efficiency. High spatial resolution is necessary to measure the correlation between the localized structures and their luminescence. Therefore, the measurement of cathodoluminescence was performed in this study.
The cathodoluminescence means the luminescence generated from the sample when the electron beam is irradiated to it. Since the wavelength of the electron beam is very short, highly-spatially-resolved measurement becomes possible due the excitation spot size smaller than that of the light.
Authors measured some InxGa1-xN samples with various In concentration by the cathodoluminescence. In conclusion, CL overview spectrum of the sample with high In concentration (x>0.1) shows the additional (2-3) peaks in the lower energy side of the main peak originating from the whole area. They were the local luminescence from nanostructures formed on the sample surface. This result shows the correlation between the local luminescence and the fluctuation of In concentration.
InGaNは、紫外～緑色の発光ダイオードや紫外・青色のレーザーダイオードに使われている物質である。その発光波長は、InGaN中のInの濃度によりバンドギャップエネルギーを変えることで制御できる。しかし、GaをInに均一に置換することは難しく、その発光機構は単純ではない。これまでの研究で、Inが局在しているポテンシャルの低い場所に電子と正孔が捕まり発光することで、高い量子効率が実現されると考えられている。その局在的構造と発光の相関を観測するためには高い空間分解能が必要であるため、本研究ではカソードルミネッセンス（CL）測定を行った。
カソードルミネッセンスとは電子線を試料に照射した際に発生する発光を指す。電子線は波長が非常に短いため光励起の場合よりも励起スポットを絞ることができ、高い空間分解能での測定を可能にする。
著者らは、In濃度を変えた数種類のInxGa1-xNに対してCL測定を行った。その結果Inが高濃度（x>0.1）の試料において、試料全体から生じる発光ピークとともにその低エネルギー側に2、3個の発光ピークが現れた。それらは試料表面に形成されたナノ構造からの局所的な発光であり、In濃度揺らぎと対応づけることができた。