六方 Ge 与 SiGe 合金的直接带隙发光
介观与纳米尺度物理
2020-04-14 v1 材料科学
光学
摘要
以常见立方（金刚石）晶格结构结晶的硅主导电子工业已逾半个世纪。然而，立方硅（Si）、锗（Ge）及 SiGe 合金均为间接带隙半导体，无法高效发光。因此，实现 IV 族材料的高效发光数十年来一直是硅技术中的圣杯，且尽管付出了巨大努力，仍难以企及。本文中，我们展示了六方 Ge 与 SiGe 合金的高效发光。我们测得亚纳秒、对温度不敏感的辐射复合寿命，并观察到与直接带隙 III-V 半导体相近的发射产率。此外，我们展示了如何通过控制六方 SiGe 合金的组分，在保持直接带隙的同时于宽范围内连续调谐发射波长。我们的实验结果与第一性原理理论在定量上高度吻合。六方 SiGe embodies 一种理想材料体系，可在单一芯片上完全统一电子与光电子功能，为新型器件概念与信息处理技术开辟道路。
引用
@article{arxiv.1911.00726,
title = {Direct Bandgap Emission from Hexagonal Ge and SiGe Alloys},
author = {E. M. T. Fadaly and A. Dijkstra and J. R. Suckert and D. Ziss and M. A. J. v. Tilburg and C. Mao and Y. Ren and V. T. v. Lange and S. Kölling and M. A. Verheijen and D. Busse and C. Rödl and J. Furthmüller and F. Bechstedt and J. Stangl and J. J. Finley and S. Botti and J. E. M. Haverkort and E. P. A. M. Bakkers},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.00726},
year = {2020}
}
备注
25 pages,5 main figures, 7 supplementary figures