Вышедшие номера
Инфракрасная электролюминесценция диодов на основе гетероструктур GeSiSn/Ge
Минобрнауки России, госзадание, FWGW-2024-0001
Тимофеев В.А.1, Скворцов И.В.1, Машанов В.И.1, Кириенко В.В.1, Зиновьев В.А.1, Перевалов Т.В.1, Коляда Д.В.2, Фирсов Д.Д.2, Комков О.С.2
1Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
2Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет " ЛЭТИ", Санкт-Петербург, Россия
Email: vyacheslav.t@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 15 сентября 2026 г.
В окончательной редакции: 12 октября 2026 г.
Принята к печати: 16 октября 2026 г.
Выставление онлайн: 16 ноября 2026 г.

Разработана технология изготовления p-i-n диодов на основе слоев GeSiSn и получена серия p-i-n светодиодов, включающих гетероструктуру GeSiSn/Ge, на подложке Ge(100), демонстрирующих электролюминесценцию в температурном диапазоне от 10 до 300 K. В спектре электролюминесценции при 10 K наблюдается полоса в диапазоне 0.68-0.76 eV с максимумом около 0.716 eV и плечом при 0.74 eV. Температурная зависимость интегральной интенсивности электролюминесценции описывается двумя энергиями активации - 28 и 6 meV, которые могут быть связаны соответственно с мелкими ловушками и энергией связи экситона. Интегральная интенсивность электролюминесценции имеет сверхлинейную зависимость от тока инжекции при 10 K с показателем степени, близким к 2. При повышении температуры показатель степени уменьшается до 1.25 при 300 K, что объясняется переходом от механизма излучательной рекомбинации к смешанному механизму, включающему излучательную и безызлучательную Оже-рекомбинацию. Изготовленные p-i-n диоды являются перспективными для устройств инфракрасной фотоники, основанных на материалах IV группы. Ключевые слова: молекулярно-лучевая эпитаксия, германий-кремний-олово, электролюминесценция, энергия активации, рекомбинация.
  1. S.Y. Siew, B. Li, F. Gao, H.Y. Zheng, W. Zhang, P. Guo, S.W. Xie, A. Song, B. Dong, L.W. Luo, C. Li, X. Luo, G.-Q. Lo. J. Light. Technol. 39, 13, 4374 (2021)
  2. A.N. Tait, T. Ferreira de Lima, E. Zhou, A.X. Wu, M.A. Nahmias, B.J. Shastri, P.R. Prucnal. Sci. Rep. 7, 1, 7430 (2017)
  3. M. Casalino. Int. J. Opt. Appl. 2, 1, 1 (2012)
  4. G.T. Reed, C.E. Jason. Png. Mater. Today 8, 1, 40 (2005)
  5. W. Klingenstein, H. Schweizer. Solid-State Electron. 21, 11-12, 1371 (1978)
  6. S.-L. Cheng, J. Lu, G. Shambat, H.-Y. Yu, K. Saraswat, J. Vuckovic, Y. Nishi. Opt. Express 17, 12, 10019 (2009)
  7. R.E. Camacho-Aguilera, Y. Cai, N. Patel, J.T. Bessette, M. Romagnoli, L.C. Kimerling, J. Michel. Opt. Express 20, 10, 11316 (2012)
  8. Н.А. Байдакова, А.Н. Яблонский, Н.С. Гусев, К.Е. Кудрявцев, Е.Е. Морозова, Д.В. Юрасов, В.Я. Алешкин, А.В. Нежданов, А.В. Новиков. ФТП 56, 10, 954 (2022)
  9. S. Sun, W. Huang, L. Zhang, Z. Chen, H. Wang, C. Zhang. J. Alloys Compd. 899, 163339 (2022)
  10. V.A. Timofeev, I.V. Skvortsov, V.I. Mashanov, A.E. Gayduk, A.A. Bloshkin, V.V. Kirienko, D.E. Utkin, A.I. Nikiforov, D.V. Kolyada, D.D. Firsov, O.S. Komkov. Appl. Surf. Sci. 659, 159852 (2024)
  11. J. Xie, A.V.G. Chizmeshya, J. Tolle, V.R. D.Costa, J. Menendez, J. Kouvetakis. Chem. Mater. 22, 12, 3779 (2010)
  12. S. Wirths, D. Buca, S. Mantl. Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. 62, 1, 1 (2016)
  13. Y. Zhou, Y. Miao, S. Ojo, H. Tran, G. Abernathy, J.M. Grant, S. Amoah, G. Salamo, W. Du, J. Liu, J. Margetis, J. Tolle, Y. Zhang, G. Sun, R.A. Soref, B. Li, S.Q. Yu. Optica 7, 8, 924 (2020)
  14. G. Sun, R.A. Soref, H.H. Cheng. J. Appl. Phys. 108, 3, 033107 (2010)
  15. G. Sun, R.A. Soref, H.H. Cheng. Opt. Express. 18, 19, 19957 (2010)
  16. M. Oehme, J. Werner, M. Gollhofer, M. Schmid, M. Kaschel, E. Kasper. IEEE Photonics Technol. Lett. 23, 23, 1751 (2011)
  17. M. Oehme, K. Kostecki, T. Arguirov, G. Mussler, K. Ye, M. Gollhofer, M. Schmid, M. Kaschel, R. Korner, M. Kittler, D. Buca, E. Kasper, J. Schulze. IEEE Photonics Technol. Lett. 26, 2, 187 (2014)
  18. H.H. Tseng, K.Y. Wu, H. Li, V. Mashanov, H.H. Cheng, G. Sun, R.A. Soref. Appl. Phys. Lett. |bf102, 18, 182106 (2013)
  19. D. Stange, N. von den Driesch, D. Rainko, C. Schulte-Braucks, S. Wirths, G. Mussler, A.T. Tiedemann, T. Stoica, J.M. Hartmann, Z. Ikonic, S. Mantl, D. Grutzmacher, D. Buca. Opt. Express 24, 2, 1358 (2016)
  20. O. Olorunsola, A. Said, S. Ojo, G. Abernathy, S. Saha, E. Wangila, J. Grant, H. Stanchu, S. Acharya, W. Du, Y.-T. Jheng, G.-E. Chang, B. Li, G. Salamo, S.-Q. Yu. J. Phys. D: Appl. Phys. 55, 305101 (2022)
  21. N. von den Driesch, D. Stange, S. Wirths, D. Rainko, I. Povstugar, A. Savenko, U. Breuer, R. Geiger, H. Sigg, Z. Ikonic, J.-M. Hartmann, D. Grutzmacher, S. Mantl, D. Buca. Small 13, 16, 1603321 (2017)
  22. L. Jiang, C. Xu, J.D. Gallagher, R. Favaro, T. Aoki, J. Menendez, J. Kouvetakis. Chem. Mater. 26, 8, 2522 (2014)
  23. D.D. Firsov, O.S. Komkov, V.A. Solov'ev, P.S. Kop'ev, S.V. Ivanov. J. Phys. D 49, 28, 285108 (2016)
  24. А.И. Луферов, Д.Д. Фирсов, О.С. Комков. Оптика и спектроскопия 128, 1, 134 (2020)
  25. J. Menendez, C.D. Poweleit, S.E. Tilton. Phys. Rev. B 101, 195204 (2020)
  26. T. Arguirov, M. Kittler, M. Oehme, N.V. Abrosimov, O.F. Vyvenko, E. Kasper, J. Schulze. Sol. St. Phenomena 205, 383 (2014)
  27. Y. Fang, L. Wang, Q. Sun, T. Lu, Z. Deng, Z. Ma, Y. Jiang, H. Jia, W. Wang, J. Zhou and H. Chen. Scientific reports 5, 12718 (2015)
  28. M. Dyksik, M. Motyka, M. Kurka, K. Ryczko, M. Dallner, S. Hofling, M. Kamp, G. Sek, J. Misiewicz. Optical and Quantum Electronics 48, 401 (2016)
  29. D. Bimberg, M. Sondergeld, E. Grobe. Phys. Rev. B 4, 3451 (1971)
  30. A. Mesli, L. Dobaczewski, K. Bonde Nielsen, Vl. Kolkovsky, M. Christian Petersen, A. Nylandsted Larsen. Phys. Rev. B 78, 165202 (2008)
  31. H. Haesslein, R. Sielemann, C. Zistl. Phys. Rev. Lett. 80, 2626 (1998)
  32. M. Altarelli, N.O. Lipari. Phys. Rev. Lett. 36, 619 (1976)
  33. R.R. Lieten, K. Bustillo, T. Smets, E. Simoen, J.W. Ager, E.E. Haller, J.-P. Locquet. Phys. Rev. B 86, 035204 (2012)
  34. T. Schmidt and K. Lischka. Phys. Rev. B 45, 8989 (1992)
  35. M. Oehme, M. Gollhofer, D. Widmann, M. Schmid, M. Kaschel, E. Kasper, J. Schulze. Optics Express 21, 2, 2206 (2013).