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Enregistrement W4243885447 · doi:10.1149/ma2014-01/42/1568

Optically Allowed Photoluminescence from a Direct-Gap Si-Ge Superstructure on Si<sub>0.4</sub>Ge<sub>0.6</sub>

2014· article· en· W4243885447 sur OpenAlexaff
D. J. Lockwood, N. L. Rowell, A. Gouyé, Luc Favre, A. Ronda, Isabelle Berbézier

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2014
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueSilicon Nanostructures and Photoluminescence
Établissements canadiensNational Research Council Canada
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSuperstructureMaterials sciencePhotoluminescenceSiliconBand gapOptoelectronicsMolecular beam epitaxyPhotonicsDirect and indirect band gapsHeterojunctionExcitonEpitaxyNanotechnologyLayer (electronics)Condensed matter physicsPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Light emission from Si nanostructures has been of great interest for some time now owing to the need for silicon-based light sources for applications in silicon photonics. Both Si and Ge possess indirect band gaps, which makes them very inefficient light emitters. Band gap engineering has been proposed as one way to overcome this limitation and although light emission with greatly improved efficiency has been obtained at low temperatures the emission at room temperature is still very weak, because of exciton dissociation. Recently, through employing novel band gap engineering computations, entirely new Si/Ge [M. d’Avezac, J.-W. Luo, T. Chanier, and A. Zunger, Phys. Rev. Lett. 108, 027401 (2012)] and Si [H. J. Xiang, B. Huang, E. Kan, S.-H. Wei, and X. G. Gong, Phys. Rev. Lett. 110, 118702 (2013)] supercell structures possessing direct gaps have been proposed. According to d’Avezac et al., a SiGe2Si2Ge2SiGen superstructure should have a direct and dipole-allowed gap of 0.863 eV, which is ideally suited for optical fiber data transmission applications. Here we report on the growth of such a structure and its optical properties. Two similar samples were prepared by different growth methods: molecular beam epitaxy (MBE) and solid phase epitaxy (SPE). In both samples the superstructure (terminated with n = 12 monolayers of Ge) was grown on a 30-nm thick buffer layer of Si0.4Ge0.6 on a 5 µm thick relaxed buffer layer of Si0.4Ge0.6on a 750 µm thick (001) Si substrate. The photoluminescence (PL) spectra were measured using a Bomem DA3 FTIR spectrometer, with the samples excited at low temperatures with either 70 mW of 405 nm or 35 mW of 458 nm laser light. Photoluminescence (PL) spectra obtained at 6 K with excitation at 405 nm are shown in Fig. 1. Similar spectra were obtained with 458 nm excitation. No PL was detected from the two samples in the energy range 1000-1850 meV or at room temperature. The sharp drop at low energy near 700 meV is due to the cut-off in the instrumental response. A strong low-energy PL doublet is seen, with peaks near 780 and 820 meV, together with a much weaker peak at 872 meV. The ratio of intensities of the strong and weak peaks is the same in both samples. The intensities of all three PL peaks decrease with increasing temperature up to 25 K, but the weak peak decreases in intensity faster than that of the strong peaks. The weak peak at 872 meV is most likely the dipole-allowed direct-gap transition expected at 0.863 eV in the superstructure. The small difference in energy between theory and experiment could be the result of a difference in strain within the layer in the sample compared with the ideal (perfect) modeled structure or from assumptions in parameter values in the model. The strong peaks at 820 and 780 meV are assigned to the no-phonon and transverse-optic-phonon emission lines, respectively, of the Si0.4Ge0.6 buffer layer. The ~40 meV separation between the two strong peaks is characteristic of the phonon energies in SiGe alloys. The energies of the peaks, however, are much lower than that expected for a bulk Si0.4Ge0.6 alloy (~0.97 eV). The energies and general appearance of these peaks is reminiscent of what has been obtained from PL studies of SiGe nanostructures imbedded in Si. It is therefore likely that this PL arises predominately at the Si0.4Ge0.6/superstructure interface where there is type-II band alignment. In conclusion, we have obtained experimental evidence of the predicted direct-gap optically-allowed transition in a special supercell comprised of a number of ultrathin layers of Si and Ge.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,005

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,218
Écart entre enseignants0,207 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2014
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