Radiative carrier lifetime in <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline" overflow="scroll"><mml:msub><mml:mi>Ge</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>Sn</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:msub></mml:math> midinfrared emitters
Notice bibliographique
Résumé
${\mathrm{Ge}}_{1\ensuremath{-}x}{\mathrm{Sn}}_{x}$ semiconductors have promise for large-scale, monolithic, midinfrared photonics and optoelectronics. However, despite the successful demonstration of several ${\mathrm{Ge}}_{1\ensuremath{-}x}{\mathrm{Sn}}_{x}$-based photodetectors and emitters, key fundamental properties of this material system are yet to be fully explored and understood. In particular, little is known about the role of the material properties in controlling the recombination mechanisms and their consequences for the carrier lifetime. Evaluating the latter is in fact fraught with large uncertainties that are exacerbated by the difficulty in investigating narrow-band-gap semiconductors. To alleviate these limitations, herein we demonstrate that the behavior of the radiative carrier lifetime can be evaluated from straightforward excitation power- and temperature-dependent photoluminescence measurements. To this end, a theoretical framework is introduced to simulate the measured spectra by combining the band structure calculations from the k.p theory and the envelope function approximation to estimate the absorption and spontaneous emission. The model computes explicitly the momentum matrix element to estimate the strength of the optical transitions in single bulk materials, unlike the joint density of states model that assumes a constant matrix element. Based on this model, the temperature-dependent emission from ${\mathrm{Ge}}_{0.83}{\mathrm{Sn}}_{0.17}$ samples at a biaxial compressive strain of $\ensuremath{-}1.3\mathrm{%}$ is investigated. The simulated spectra reproduce accurately the measured data thereby enabling the evaluation of the steady-state radiative carrier lifetimes, which are found in the range 3--22 ns for temperatures between $10$ and 300 K at an excitation power of $0.9\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{kW}/{\mathrm{cm}}^{2}$. For a lower power of $0.07\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{kW}/{\mathrm{cm}}^{2}$, the obtained lifetime has a value of $1.9\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\mathrm{ns}$ at 4 K. The demonstrated approach yielding the radiative lifetime from simple emission spectra will provide valuable inputs to improve the design and modeling of ${\mathrm{Ge}}_{1\ensuremath{-}x}{\mathrm{Sn}}_{x}$-based devices.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,005 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,004 |
| Études des sciences et des technologies | 0,002 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,005 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,004 | 0,005 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,284 | 0,009 |
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; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».