Well-resolved band-edge photoluminescence of excitons confined in strained<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Si</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">−</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal"

Sturm, James C.; Manoharan, Hari C.; Lenchyshyn, L. C.; Thewalt, M. L. W.; Rowell, N. L.; Noël, J.‐P.; Houghton, D. C.

doi:10.1103/physrevlett.66.1362

Cited by 301 publications

(57 citation statements)

References 15 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…4. In the figure, NP, TA and TO refers to no-phonon, transverse-acoustic phonon-assisted and transverseoptical phonon-assisted transitions, respectively [11]. The full-width at half maximum (FWHM) of the PL signal of sample 1 is about 40 meV (as marked in Fig.…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Interwell coupling effect in Si/SiGe quantum wells grown by ultra high vacuum chemical vapor deposition

Wang

Yoon

et al. 2007

Nanoscale Res Lett

View full text Add to dashboard Cite

Si/Si 0.66 Ge 0.34 coupled quantum well (CQW) structures with different barrier thickness of 40, 4 and 2 nm were grown on Si substrates using an ultra high vacuum chemical vapor deposition (UHV-CVD) system. The samples were characterized using high resolution x-ray diffraction (HRXRD), crosssectional transmission electron microscopy (XTEM) and photoluminescence (PL) spectroscopy. Blue shift in PL peak energy due to interwell coupling was observed in the CQWs following increase in the Si barrier thickness. The Si/SiGe heterostructure growth process and theoretical band structure model was validated by comparing the energy of the no-phonon peak calculated by the 6 + 2-band kÁp method with experimental PL data. Close agreement between theoretical calculations and experimental data was obtained.

show abstract

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Interwell coupling effect in Si/SiGe quantum wells grown by ultra high vacuum chemical vapor deposition

Wang

Yoon

et al. 2007

Nanoscale Res Lett

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The alloy layer luminescence energy exhibits the same dependence on x as the bulk energy gap, but it is at an overall lower energy Rowell et al, 1990;Sturm et al, 1991;Lenchyshyn et al, 1992). The recombination mechanism can vary depending on the alloy layer thickness, its crystalline quality, and the heterointerface sharpness and can give rise to near band-edge light emission and/or excitonic luminescence (Noël et al, 1992;Lenchyshyn et al, 1993;Rowell et al, 1993).…”

Section: Band Structure Engineering Via Alloyingmentioning

confidence: 97%

“…Self-assembled Si/ Si1−xGex NSs that can emit light in the optical communication wavelength range of 1.3-1.55 μm are presently well suited for use in CMOS foundries. However, the long carrier radiative lifetimes observed in such Si/Si1−xGex NSs hinder the development of efficient light-emitting devices and, thereby, the construction of lasers (Sturm et al, 1991;Zheng et al, 1994;Lu et al, 1995;Lockwood, 1998;Pavesi et al, 2000;Tsybeskov and Lockwood, 2009). The usual model for radiative recombination in Si/Si1−xGex NSs is based on a type II heterointerface energy band alignment (see Figure 1) (Kamenev et al, 2006;Mala et al, 2013).…”

mentioning

confidence: 99%

Si/SiGe Heterointerfaces in One-, Two-, and Three-Dimensional Nanostructures: Their Impact on SiGe Light Emission

Lockwood

Baribeau

et al. 2016

Front. Mater.

View full text Add to dashboard Cite

Fast optical interconnects together with an associated light emitter that are both compatible with conventional Si-based complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) integrated circuit technology is an unavoidable requirement for the next-generation microprocessors and computers. Self-assembled Si/Si1−xGex nanostructures (NSs), which can emit light at wavelengths within the important optical communication wavelength range of 1.3-1.55 μm, are already compatible with standard CMOS practices. However, the expected long carrier radiative lifetimes observed to date in Si and Si/Si1−xGex NSs have prevented the attainment of efficient light-emitting devices, including the desired lasers. Thus, the engineering of Si/ Si1−xGex heterostructures having a controlled composition and sharp interfaces is crucial for producing the requisite fast and efficient photoluminescence (PL) at energies in the range of 0.8-0.9 eV. In this paper, we assess how the nature of the interfaces between SiGe NSs and Si in heterostructures strongly affects carrier mobility and recombination for physical confinement in three dimensions (corresponding to the case of quantum dots), two dimensions (corresponding to quantum wires), and one dimension (corresponding to quantum wells). The interface sharpness is influenced by many factors, such as growth conditions, strain, and thermal processing, which in practice can make it difficult to attain the ideal structures required. This is certainly the case for NS confinement in one dimension. However, we demonstrate that axial Si/Ge nanowire (NW) heterojunctions (HJs) with a Si/ Ge NW diameter in the range 50-120 nm produce a clear PL signal associated with bandto-band electron-hole recombination at the NW HJ that is attributed to a specific interfacial SiGe alloy composition. For three-dimensional confinement, the experiments outlined here show that two quite different Si1−xGex NSs incorporated into a Si0.6Ge0.4 wavy superlattice structure display PL of high intensity while exhibiting a characteristic decay time that is up to 1000 times shorter than that found in conventional Si/SiGe NSs. The non-exponential PL decay found experimentally in Si/SiGe NSs can be interpreted as resulting from variations in the separation distance between electrons and holes at the Si/SiGe heterointerface. The results demonstrate that a sharp Si/SiGe heterointerface acts to reduce the carrier radiative recombination lifetime and increase the PL quantum efficiency, which makes these SiGe NSs favorable candidates for future light-emitting device applications in CMOS technology.

show abstract

“…Наряду с линией рекомбинации связанных экситонов в Si-матрице, обозначенной как BE TO Si , в спектрах ФЛ наблюдаются линии, соответству-ющие излучательной рекомбинации экситонов в SiGe КЯ, среди которых наиболее интенсивными являются бесфононная линия QW NP 1,2 и линия, соответствующая рекомбинации с испусканием TO Si−Si фонона (обозна-чена как QW TO 1,2 ). Такой вид спектра межзонной ФЛ является характерным как для SiGe КЯ [11][12][13], так и для объемных образцов SiGe [14].…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

Излучательная рекомбинация и туннелирование носителей заряда в гетероструктурах SiGe/Si с двойными квантовыми ямами

Яблонский¹,

Жукавин²,

Bekin³

et al. 2016

Физика И Техника Полупроводников

View full text Add to dashboard Cite

В эпитаксиальных структурах SiGe/Si(001) с двумя неэквивалентными SiGe квантовыми ямами, раз-деленными тонким Si-барьером, исследованы спектральные и временные характеристики межзонной фотолюминесценции, соответствующей излучательной рекомбинации экситонов в квантовых ямах. Для серии структур с двумя SiGe-квантовыми ямами различной толщины определены зависимости характерного времени туннелирования носителей заряда (дырок) из узкой квантовой ямы, характеризуемой большей энергией рекомбинации экситона, в широкую квантовую яму от толщины Si-барьера. Показано, что время туннелирования дырок между слоями Si 0.85 Ge 0.15 толщиной 3 и 9 нм монотонно спадает от ∼ 500 нс до < 5 нс при уменьшении толщины Si-барьера от 16 до 8 нм. При промежуточных толщинах Si-барьера обнаружено нарастание сигнала фотолюминесценции широкой квантовой ямы с характерным временем, совпадающим по порядку величины с временем спада люминесценции узкой квантовой ямы, что подтверждает наблюдение эффекта туннелирования дырок из узкой квантовой ямы в широкую. Обнаружена существенная зависимость времени туннелирования дырок от содержания Ge в слоях SiGe при фиксированной толщине Si-барьера между квантовыми ямами, что связывается с увеличением эффективной высоты Si-барьера. ВведениеОдним из направлений развития кремниевой опто-электроники является использование внутризонных оп-тических переходов для создания квантово-каскадных лазеров [1][2][3][4][5]. Такого рода лазеры, использующие меж-подзонные оптические переходы, созданы на основе соединений A III B V [6], однако каскадный лазер на основе кремний-германиевых гетероструктур пока не реали-зован. В квантово-каскадных гетероструктурах GeSi/Si p-типа наблюдалась лишь электролюминесценция [1,2], а для кремний-германиевых гетероструктур n-типа имеют-ся пока только теоретические предложения [3][4][5]. В ка-честве одного из вариантов создания таких квантово-кас-кадных лазеров было предложено использование селек-тивно-легированных структур с туннельно-связанными квантовыми ямами (КЯ), использующими оптические переходы между состояниями мелких примесных цен-тров и двумерных подзон размерного квантования в КЯ [7]. Базовым элементом такого лазера служит систе-ма из двух неэквивалентных туннельно-связанных КЯ. Одним из эффективных способов изучения процессов туннелирования носителей заряда в такой системе, в частности определение характерных времен туннели-рования, может служить исследование методом спек-троскопии фотолюминесценции (ФЛ) с наносекундным временным разрешением спектральных и временных ха-рактеристик межзонной ФЛ, обусловленной излучатель-ной рекомбинацией носителей заряда, локализованных в КЯ [8]. В качестве первого этапа исследований в данной работе была рассмотрена серия нелегированных гетероструктур SiGe/Si(001) с двумя неэквивалентными SiGe КЯ с различной толщиной Si-барьера между КЯ, а также различным составом твердого раствора SiGe в КЯ.

show abstract

Well-resolved band-edge photoluminescence of excitons confined in strainedSi1−x

Cited by 301 publications

References 15 publications

Interwell coupling effect in Si/SiGe quantum wells grown by ultra high vacuum chemical vapor deposition

Interwell coupling effect in Si/SiGe quantum wells grown by ultra high vacuum chemical vapor deposition

Si/SiGe Heterointerfaces in One-, Two-, and Three-Dimensional Nanostructures: Their Impact on SiGe Light Emission

Излучательная рекомбинация и туннелирование носителей заряда в гетероструктурах SiGe/Si с двойными квантовыми ямами

Contact Info

Product

Resources

About