Transfer-Printed Multiple GeSn Membrane Mid-Infrared Photodetectors
Notice bibliographique
Résumé
Due to their narrow band gap and compatibility with silicon processing, germanium-tin (Ge<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$_{1-x}$</tex-math></inline-formula>Sn<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$_{x}$</tex-math></inline-formula>) alloys are a versatile platform for scalable integrated mid-infrared photonics. These semiconductors are typically grown on silicon wafers using Ge as an interlayer. However, the large lattice mismatch in this heteroepitaxy protocol leads to the build-up of compressive strain in the grown layers. This compressive strain limits the material quality and its thermal stability besides expanding the band gap, thereby increasing the Sn content needed to cover a broader range in the mid-infrared. Released Ge<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$_{1-x}$</tex-math></inline-formula>Sn<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$_{x}$</tex-math></inline-formula> membranes provide an effective way to mitigate these harmful effects of the epitaxial strain and control the band gap energy while enabling the hybrid integration onto different substrates. Nevertheless, the epitaxial strain is also known to affect the fabrication of membrane devices due to a significant bowing upon release from the growth substrate, especially in high Sn content structures. With this perspective, herein these limitations are discussed and addressed by introducing bow-free, strain-relaxed Ge<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$_{1-x}$</tex-math></inline-formula>Sn<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$_{x}$</tex-math></inline-formula> membranes in the fabrication of mid-infrared devices. These devices are transfer-printed with metal contacts to create multiple photodetectors in a single transfer step. The resulting photodetectors exhibit an extended photodetection cutoff reaching a wavelength of <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$3.1 \,\mu$</tex-math></inline-formula>m for a Sn content of <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">${x=0.11}$</tex-math></inline-formula> compared to as-grown photoconductive devices. The latter yields a reduced cutoff of <inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$2.8 \,\mu$</tex-math></inline-formula>m due to the inherent compressive strain. Additionally, a significant reduction in the dark current of two orders of magnitude is observed, which could be related to the formation of a Schottky barrier or to a change in the contact resistivity during the processing steps of the membranes. Furthermore, the impact of chemical treatment and annealing on the device performance was also investigated showing a further reduction in the dark current. The demonstrated transfer printing, along with the use of an adhesive layer, allows the transfer of multiple GeSn membranes onto virtually any substrate. This approach paves the way for scalable fabrication of hybrid optoelectronic devices leveraging the tunable band gap of Ge<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$_{1-x}$</tex-math></inline-formula>Sn<inline-formula xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"><tex-math notation="LaTeX">$_{x}$</tex-math></inline-formula> in the mid-infrared range.
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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 | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
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 tête enseignante, 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 ».