Вышедшие номера
Влияние Ge нанослоев и квантовых точек на фотолюминесцентные свойства гетероструктур с множественными квантовыми ямами GeSiSn/Si
Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России для Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, FWGW-2024-0001
Коляда Д.В.1, Фирсов Д.Д.1, Комков О.С.1, Скворцов И.В.2, Машанов В.И.2, Лошкарев И.Д.2, Тимофеев В.А.2
1Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина), Санкт-Петербург, Россия
2Институт физики полупроводников СО РАН им. А.В. Ржанова, Новосибирск, Россия
Email: kolyada.dima94@mail.ru, d.d.firsov@gmail.com, okomkov@yahoo.com, i.skvortsov@isp.nsc.ru, mash@isp.nsc.ru, idl@isp.nsc.ru, Vyacheslav.t@isp.nsc.ru
Поступила в редакцию: 11 августа 2025 г.
В окончательной редакции: 2 сентября 2025 г.
Принята к печати: 7 сентября 2025 г.
Выставление онлайн: 21 октября 2025 г.

В работе исследованы гетероструктуры, включающие множественные квантовые ямы GeSiSn/Si с тонкими германиевыми слоями. Отдельно были рассмотрены структуры с германиевыми квантовыми точками, размещенными поверх квантовых ям. Рост гетероструктур осуществлялся на кремниевых подложках методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Структурные исследования с использованием метода рентгеновской дифракции подтвердили упругонапряженное состояние слоев. Методом спектроскопии фотолюминесценции выявлено, что увеличение толщины германиевого слоя приводит к смещению пика излучения множественных квантовых ям в длинноволновую область, при этом экспериментальные значения энергетических переходов хорошо коррелируют с теоретическими расчетами. Использование германиевых квантовых точек, выращенных поверх квантовых ям GeSiSn/Si, позволяет добиться дальнейшего длинноволнового сдвига излучения. Полученные результаты демонстрируют эффективность точной настройки энергетических характеристик гетероструктур посредством вариации параметров добавляемых слоев и открывают перспективы для разработки высокоэффективных инфракрасных излучающих устройств. Ключевые слова: множественные квантовые ямы, инфракрасная Фурье-спектроскопия, квантовые точки, германиевые нанослои, молекулярно-лучевая эпитаксия, рентгеновская дифрактометрия.
  1. G. Daligou, R. Soref, Anis Attiaoui, Md.J. Hossain, M.R.M. Atalla, P.D. Vecchio, O. Moutanabbir. IEEE JPV 13, 5, 728 (2023)
  2. C. Xu, L. Jiang, J. Kouvetakis, J. Menendez. Appl. Phys. Lett. 103, 7, 072111 (2013)
  3. G. Sun, R. Soref, J. Khurgin, S. Yu, G. Chang. Technical Digest Series (Optica Publishing Group) JW2A119 (2023)
  4. M.R.M. Atalla, S. Assali, G. Daligou, A. Attiaoui, S. Koelling, P. Daoust, O. Moutanabbir. ACS Photonics 11, 3, 1335 (2024)
  5. K.L. Low, Y. Yang, G. Han, W. Fan, Y.-C. Yeo. J. Appl. Phys. 112, 10, 103715 (2012)
  6. M. Oehme, M. Schmid, M. Kaschel, M. Gollhofer, D. Widmann, E. Kasper, J. Schulze. Appl. Phys. Lett. 101, 14, 141110 (2012)
  7. S. Gupta, B. Magyari-Kope, Y. Nishi, K.C. Saraswat. J. Appl. Phys. 113, 7, 073707 (2013)
  8. T.R. Harris, M.Y. Ryu, Y.K. Yeo, B. Wang, C.L. Senaratne, J. Kouvetakis. J. Appl. Phys. 120, 8, 085706 (2016)
  9. S. Wirths, R. Geiger, N. von den Driesch, G. Mussler, T. Stoica, S. Mantl, Z. Ikonic, M. Luysberg, S. Chiussi, J.M. Hartmann, H. Sigg, J. Faist, D. Buca, D. Grutzmacher, Nature Photonics 9, 88 (2015)
  10. A. Elbaz, D. Buca, N. von den Driesch, K. Pantzas, G. Patriarche, N. Zerounian, E. Herth, X. Checoury, S. Sauvage, I. Sagnes, A. Foti, R. Ossikovski, J.-M. Hartmann, F. Boeuf, Z. Ikonic, P. Boucaud, D. Grutzmacher, M. El Kurdi. Nat. Photonics 14, 375 (2020)
  11. Y. Zhou, S. Ojo, C.-W. Wu, Y. Miao, H. Tran, J.M. Grant, G. Abernathy, S. Amoah, J. Bass, G. Salamo, W. Du, G.-En Chang, J. Liu, J. Margetis, J. Tolle, Y.-H. Zhang, G. Sun, R.A. Soref, B. Li, S.-Q. Yu. Photon. Res. 10, 1, 222 (2022)
  12. 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)
  13. J. Nicolas, S. Assali, S. Mukherjee, A. Lotnyk, O. Moutanabbir. Cryst. Growth Des. 20, 5, 3493 (2020)
  14. P.R. Pukite, A. Harwit, S.S. Iyer. Appl. Phys. Lett. 54, 21, 2142 (1989)
  15. J. Xie, A.V.G. Chizmeshya, J. Tolle, V.R. D'Costa, J. Menendez, J. Kouvetakis. Chemistry of Materials 22, 3779 (2010)
  16. V. Timofeev, A. Nikiforov, A. Tuktamyshev, V. Mashanov, M. Yesin, A. Bloshkin. Nanoscale Res. Lett. 13, 29 (2018)
  17. S. Assali, J. Nicolas, O. Moutanabbir. J. Appl. Phys. 125, 2, 025304 (2019)
  18. V. Timofeev, V.I. Mashanov, A.I. Nikiforov, I.D. Loshkarev, I.V. Skvortsov, D.V. Gulyaev, I.V. Korolkov, D.V. Kolyada, D.D. Firsov, O.S. Komkov. Rus. Phys. J. 64, 1505 (2021)
  19. D.V. Kolyada, D.D. Firsov, V.A. Timofeev, V.I. Mashanov, A.A. Karaborchev, O.S. Komkov. Semiconductors 56, 8, 547 (2022)
  20. V. Timofeev, I. Skvortsov, V. Mashanov, A. Nikiforov, D. Kolyada, D. Firsov, O. Komkov, S. Samadov, A. Sidorin, O. Orlov. J. Vac. Sci. Technol. B 42, 8, 030601 (2024)
  21. N. von den Driesch, D. Stange, D. Rainko, I. Povstugar, P. Zaumseil, G. Capellini, T. Schroder, T. Denneulin, Z. Ikonic, J.-M. Hartmann, H. Sigg, S. Mantl, D. Grutzmacher, D. Buca. Adv. Sci. 5, 6, 1700955 (2018)
  22. R. Soref. Nature Photonics 4, 495 (2010)
  23. G. Sun, R.A. Soref, H.H. Cheng. Opt. Express 18, 19, 19957 (2010)
  24. V.A. Timofeev, V.I. Mashanov, A.I. Nikiforov, I.V. Skvortsov, A.E. Gayduk, A.A. Bloshkin, I.D. Loshkarev, V.V. Kirienko, D.V. Kolyada, D.D. Firsov, O.S. Komkov. Appl. Surf. Sci. 593, 153421 (2022)
  25. R. Bar, A.K. Katiyar, R. Aluguri, S.K. Ray. Nanotechnology 28, 29, 2095201 (2017)
  26. V. Schlykow P. Zaumseil, M.A. Schubert, O. Skibitzki, Y. Yamamoto, W.M. Klesse, Y. Hou, M. Virgilio, M. De Seta, L. Di Gaspare, T. Schroeder, G. Capellini. Nanotechnology 29, 41, 415702 (2018)
  27. F. Oliveira, I.A. Fischer, A. Benedetti, M.F. Cerqueira, M.I. Vasilevskiy, S. Stefanov, S. Chiussi, J. Schulze. J. Appl. Phys. 117, 12, 125706 (2015)
  28. V. Timofeev, I. Skvortsov, V. Mashanov, A. Nikiforov, I. Loshkarev, A. Bloshkin, V. Kirienko, D. Kolyada, D. Firsov, O. Komkov. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 31, 1, 8200108 (2025)
  29. D.D. Firsov, O.S. Komkov, V.A. Solov'ev, P.S. Kop'ev, S.V. Ivanov. J. Phys. D: Appl. Phys. 49, 28, 285108 (2016)
  30. 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)