The structural and optical properties of three different kinds of GaAs nanowires with 100% zinc-blende structure and with an average of 30% and 70% wurtzite are presented. A variety of shorter and longer segments of zinc-blende or wurtzite crystal phases are observed by transmission electron microscopy in the nanowires. Sharp photoluminescence lines are observed with emission energies tuned from 1.515 eV down to 1.43 eV when the percentage of wurtzite is increased. The downward shift of the emission peaks can be understood by carrier confinement at the interfaces, in quantum wells and in random short period superlattices existent in these nanowires, assuming a staggered band offset between wurtzite and zinc-blende GaAs. The latter is confirmed also by time-resolved measurements. The extremely local nature of these optical transitions is evidenced also by cathodoluminescence measurements. Raman spectroscopy on single wires shows different strain conditions, depending on the wurtzite content which affects also the band alignments. Finally, the occurrence of the two crystallographic phases is discussed in thermodynamic terms.

Quantum dots embedded within nanowires represent one of the most promising technologies for applications in quantum photonics. Whereas the top-down fabrication of such structures remains a technological challenge, their bottom-up fabrication through self-assembly is a potentially more powerful strategy. However, present approaches often yield quantum dots with large optical linewidths, making reproducibility of their physical properties difficult. We present a versatile quantum-dot-in-nanowire system that reproducibly self-assembles in core-shell GaAs/AlGaAs nanowires. The quantum dots form at the apex of a GaAs/AlGaAs interface, are highly stable, and can be positioned with nanometre precision relative to the nanowire centre. Unusually, their emission is blue-shifted relative to the lowest energy continuum states of the GaAs core. Large-scale electronic structure calculations show that the origin of the optical transitions lies in quantum confinement due to Al-rich barriers. By emitting in the red and self-assembling on silicon substrates, these quantum dots could therefore become building blocks for solid-state lighting devices and third-generation solar cells.

Semiconductor nanowires have opened new research avenues in quantum transport owing to their confined geometry and electrostatic tunability. They have offered an exceptional testbed for superconductivity, leading to the realization of hybrid systems combining the macroscopic quantum properties of superconductors with the possibility to control charges down to a single electron. These advances brought semiconductor nanowires to the forefront of efforts to realize topological superconductivity and Majorana modes. A prime challenge to benefit from the topological properties of Majoranas is to reduce the disorder in hybrid nanowire devices. Here, we show ballistic superconductivity in InSb semiconductor nanowires. Our structural and chemical analyses demonstrate a high-quality interface between the nanowire and a NbTiN superconductor which enables ballistic transport. This is manifested by a quantized conductance for normal carriers, a strongly enhanced conductance for Andreev-reflecting carriers, and an induced hard gap with a significantly reduced density of states. These results pave the way for disorder-free Majorana devices.