来自应变杂的的直接带隙辐射
Lin-Ding Yuan1,2, Shu-Shen Li1,3, Jun-Wei Luo4,5
1State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100083, China.
Nature communications
|January 19, 2024
概括
在 (Ge) 中加入可以诱导晶格扩张,将其间接的带隙转化为直接的带隙,以有效发光. 这一突破为先进的兼容光子学提供了一条道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
- 半导体物理 半导体物理
背景情况:
- (Ge) 是 (Si) 兼容光电子的有希望的材料.
- 吉的间接带隙限制了其作为光发射器的效率.
- 化导致Ge的显著体积膨胀,用于离子电池.
研究的目的:
- 通过原子结合来研究网格扩张的潜力,以实现Ge的直接带隙.
- 探索 (Li) 和贵重气体原子在地质学中用于带隙工程的使用.
- 为了证明可调节的光发射特性在修改的Ge.
主要方法:
- 使用第一原理计算来建模原子结合对Ge电子带结构的影响.
- 模拟分析了由剂原子诱导的晶格扩张和应变.
- 双极过渡矩阵元素被计算出来,以评估发光效率.
主要成果:
- 发现最小度为3原子百分比 (at.%) 的Li足以将Ge从间接转换为直接带隙.
- 由此产生的添加Ge的直接带隙表现出可与直接带隙半导体相比的双极过渡矩阵元件.
- 贵族气体原子植入被提议作为Si补充金属氧化物半导体 (CMOS) 兼容性的替代方案.
- 在中红外到远红外光谱的可调节的发射波长通过操纵剂度来证明.
结论:
- 将原子纳入Ge可以设计一个直接的带隙,克服它对光发射的固有局限性.
- 这种方法为开发与Si技术兼容的高效基于Ge的光发射器提供了一条新的途径.
- 辐射波长的可调性为各种光子应用提供了机会,需要实验验证.
