硅基 InAs 量子点发光体中位错诱导的结构与发光退化
介观与纳米尺度物理
2023-08-09 v1 材料科学
摘要
我们探究了在硅上生长的 InAs 量子点（QD）中位错缩短载流子寿命、改变发光与生长形貌的程度。这些异质结构是实现硅上高可靠性单片集成光源（对光子集成电路至关重要）的关键要素。我们利用时间分辨阴极荧光光谱发现，在室温下，从 QD 基态与激发态在空间分辨的单个位错处测得的载流子寿命缩短了多达 20-30%。这些寿命与稳态激发下测得的强度差异一致，表明即便远离位错，陷阱辅助复合也限制了少数载流子寿命。我们的技术还揭示了在载流子注入下，由复合增强位错滑移和 III-V/Si 残余应变驱动，这些结构中的失配位错显著生长。除这些增加非辐射复合的直接效应外，我们发现 III-V/Si 生长中使用的缺陷过滤层内较深的失配位错的长程应变场改变了 QD 生长环境，并在过滤层靠近 QD 发光层时引入 QD 发光颜色与强度的交叉网格状变化。通过透射电子显微镜与原子探针层析测得，静止穿错位产生更严重的丘状缺陷，并通过改变层厚进一步降低发光强度。我们的工作更完整地揭示了与可扩展硅光子集成电路光源开发相关的位错影响。
引用
@article{arxiv.2301.03671,
title = {Dislocation-induced structural and luminescence degradation in InAs quantum dot emitters on silicon},
author = {Eamonn T. Hughes and Gunnar Kusch and Jennifer Selvidge and Bastien Bonef and Justin Norman and Chen Shang and John E. Bowers and Rachel A. Oliver and Kunal Mukherjee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.03671},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 6 figures