(Invited) Transport and Electroluminescence Properties of Size-Controlled Silicon Nanocrystals Embedded in SiO<sub>2</sub> Matrix Following the Superlattice Approach
Notice bibliographique
Résumé
In this invited talk, we will report our latest advances in the field of nanostructured silicon-based light emitters with special emphasis in those that are rare earth doped. We have recently shown that it is possible to push external quantum efficiencies over the 10% by fine tuning the material composition and by using a new device concept that we have called hot electron engineering. Most of the rare earth amount introduced in the host material must be optically active. This can be accomplished by using a deposition method that introduces the rare earth during film growth and by a suitable passivating annealing procedure that: i) does not promote rare earth precipitation and clustering; ii) brings the rare earth to the 3+ oxidation state and iii) reduces non radiative defects. Additionally, for electroluminescent devices the matrix composition must be engineered so that it allows conduction-band transport in contrast with defective systems in which transport is hopping-like. The hot electron engineering concept relies on the fact that the rare earth excitation process in Si-based dielectric matrices proceeds mainly via impact excitation by hot electrons. Thus, devising suitable structures for which electrons can be accelerated to average energies that are resonant to the rare earth excitation energies, will improve both efficiency and maximum power emission. Additionally, driving the device with pulsed polarization and short duty cycle will improve device efficiency and lifetime. Finally, the structures must allow at the same time significant light extraction efficiency. This can be accomplished by improving the antireflective properties of the whole stack and/or by nanostructuring the ITO or polysilicon electrode. We will be show silicon oxides, nitrides and oxynitrides as hosts for the rare-earth species and, additionally, we will display the advantages and drawbacks of introducing small percentages of carbon and aluminum. The rare-earth species incorporated in those matrices are Er, Ce, Tb, Eu and Nd and their light emission efficiency depend in a complex way on matrix composition, material processing, device structure and device polarization. The simplest hot electron engineering structures are bilayers and trilayers with silicon oxide as accelerator. More complex structures like multilayers and superlattices will be also introduced and optimal designs will be proposed. Some reliability issues and potential solutions for them will be also presented. We acknowledge existing collaborations in this field with teams of the McMaster University at Hamilton (Canada), Institut de Microelectrònica de Barcelona (Spain), Nanophotonics Technology Center of Valencia (Spain), Instituto de Óptica of Madrid (Spain), Ion Beam Institute at Rossendorf (Germany), IMTEK at the University of Freiburg (Germany) and CIMAP-CNRS at Caen (France).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».