Вышедшие номера
Люминесцентный отклик GeSi структур, выращенных из ионно-молекулярных пучков, в зависимости от мощности лазерного возбуждения
Russian science foundation, 25-22-00424
Смагина Ж.В. 1, Зиновьев В.А. 1, Зиновьева А.Ф. 1,2, Новиков П.Л. 1,2, Двуреченский А.В. 1,2, Мудрый А.В. 3, Бородавченко О.М. 3, Живулько В.Д. 3
1Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
2Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
3Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению, Минск, Беларусь
Email: smagina@isp.nsc.ru, zinoviev@isp.nsc.ru, aigul@isp.nsc.ru, novikov@isp.nsc.ru, dvurech@isp.nsc.ru
Выставление онлайн: 19 апреля 2026 г.

Исследовано влияние мощности лазерного возбуждения на люминесцентные свойства Ge/Si структур с квантовыми точками, созданными молекулярно-лучевой эпитаксией при облучении ионами Ge+ с энергией 2 кэВ. При увеличении мощности в спектрах фотолюминесценции структур, выращенных без ионного облучения, наблюдается смещение пика излучения GeSi квантовых точек на ~10 мэВ. Тогда как для структур, созданных в условиях ионного облучения, положение пика остается неизменным, что обусловлено появлением эффективного канала излучательной рекомбинации через дефекты, созданные ионным облучением в GeSi квантовых точках. Получено, что зависимость интенсивности фотолюминесценции от мощности лазерного возбуждения для ионно-модифицированных структур становится линейной выше пороговой мощности ~ 35 Вт/см2, что является характерным признаком наличия прямых оптических переходов. Ключевые слова: квантовые точки, германий, кремний, эпитаксия, ионное облучение, фотолюминесценция.
  1. D. Thomson, A. Zilkie, J.E. Bowers, T. Komljenovic, G.T. Reed, L. Vivien, D. Marris-Morini, E. Cassan, L. Virot, J.-M. Fedeli. J. Optics, 18, 073003 (2016). DOI: 10.1088/2040-8978/18/7/073003
  2. J. Yang, Z. Liu, P. Jurczak, M. Tang, K. Li, S. Pan, A. Sanchez, R. Beanland, J.-C. Zhang, H. Wang. J. Phys. D: Appl. Phys., 54, 035103 (2021). DOI: 10.1088/1361-6463/abbb49
  3. 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). doi.org/10.1038/nphoton.2014.321
  4. L. Tsybeskov, D.J. Lockwood, M. Ichikawa. Proc. IEEE, 97, 1161 (2009). DOI:10.1109/JPROC.2009.2021052
  5. M. Grydlik, F. Hackl, H. Groiss, M. Glaser, A. Halilovic, T. Fromherz, W. Jantsch, F. Schaffler, M. Brehm. ACS Photonics, 3, 298 (2016). https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5b00671
  6. M. Grydlik, M.T. Lusk, F. Hackl, A. Polimeni, T. Fromherz, W. Jantsch, F. Schaffler, M. Brehm. Nano Lett., 16 (11), 6802 (2016). https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b02494
  7. D.-W. Kim, T. Kim, S.K. Banerjee. IEEE Trans. Electron Dev., 50, 1823 (2003). DOI: 10.1109/TED.2003.815370
  8. A. Salomon, J. Aberl, E.P. Navarrete, M. Karaman, O.E. Lang, D. Primetzhofer, P. Deak, A. Gali, T. Fromherz, M. Brehm. ACS Photonics, 12, 2364 (2025). https://doi.org/10.1021/acsphotonics.4c01662
  9. Y. De Koninck, C. Caer, D. Yudistira, M. Baryshnikova, H. Sar, P.-Y. Hsieh, C.I. Ozdemir, S.K. Patra, N. Kuznetsova, D. Colucci, A. Milenin, A.A. Yimam, G. Morthier, D.V. Thourhout, P. Verheyen, M. Pantouvaki, B. Kunert, J.V. Campenhout. Nature, 637, 63 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08364-2
  10. J. Norman, M.J. Kennedy, J. Selvidge, Q. Li, Y. Wan, A.Y. Liu, P.G. Callahan, M.P. Echlin, T.M. Pollock, K.M. Lau, A.C. Gossard, J.E. Bowers. Opt. Express, 25 (4), 3927 (2017). DOI: 10.1364/OE.25.003927
  11. A.I. Yakimov, A.V. Dvurechenskii, V.V. Kirienko, A.I. Nikiforov. Appl. Phys. Lett., 80, 4783 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1488688
  12. K. Eberl, M.O. Lipinski, Y.M. Manz, W. Winter, N.Y. Jin-Phillipp, O.G. Schmidt. Physica E, 9, 164 (2001). https://doi.org/10.1016/S1386-9477(00)00190-9
  13. M. Brehm, M. Grydlik. Nanotechnology, 28, 392001 (2017). DOI: 10.1088/1361-6528/aa8143
  14. F. Murphy-Armando, M. Brehm, P. Steindl, M.T. Lusk, T. Fromherz, K. Schwarz, P. Blaha. Phys. Rev. B, 103, 085310 (2021). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.103.085310
  15. D.D. Berhanuddin, N.E.A. Razak, M.A. Lourenco, B.Y. Majlis, K.P. Homewood. Sains Malaysiana, 48 (6), 1251 (2019). http://dx.doi.org/10.17576/jsm-2019-4806-12
  16. L. Spindlberger, J. Aberl, A. Polimeni, J. Schuster, J. Horschlager, T. Truglas, H. Groiss, F. Schaffler, T. Fromherz, M. Brehm. Crystals, 10, 351 (2020). https://doi.org/10.3390/cryst10050351
  17. L. Spindlberger, J. Aberl, L. Vukuv sic, T. Fromherz, J.-M. Hartmann, F. Fournel, S. Prucnal, F. Murphy-Armando, M. Brehm. Mater. Sci. Semicond. Process., 181, 108616 (2024). DOI: 10.1016/j.mssp.2024.108616
  18. Ж.В. Смагина, В.А. Зиновьев, А.В. Мудрый, О.М. Бородавченко, А.О. Баженов, А.В. Двуреченский, В.Д. Живулько. ФТП, 59 (2), 55 (2025). DOI: 10.61011/FTP.2025.02.60977.7726
  19. J.V. Smagina, P.L. Novikov, V.A. Armbrister, V.A. Zinoviev, A.V. Nenashev, A.V. Dvurechenskii. Physica B, 404, 4712 (2009). 10.1016/j.physb.2009.08.162
  20. Ж.В. Смагина, В.А. Зиновьев, А.В. Ненашев, А.В. Двуреченский, В.А. Армбристер, С.А. Тийс. ЖЭТФ, 133, 593 (2008)
  21. Zh.V. Smagina, P.L. Novikov, V.A. Zinovyev, V.A. Armbrister, S.A. Teys, A.V. Dvurechenskii. J. Cryst. Growth, 323, 244 (2011). https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2010.10.128
  22. V.A. Zinovyev, A.F. Zinovieva, Zh.V. Smagina, A.V. Dvurechenskii, A.K. Gutakovskii, L.I. Fedina, O.M. Borodavchenko, V.D. Zhivulko, A.V. Mudryi. J. Appl. Phys., 130, 153101 (2021). https://doi.org/10.1063/5.0063592
  23. J. Tersoff. Phys. Rev. B, 38, 9902 (1988). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.38.9902
  24. J.M. Ulloa, J.M. Llorens, M. del Moral, M. Bozkurt, P.M. Koenraad, A. Hierro. J. Appl. Phys., 112, 074311 (2012). http://dx.doi.org/10.1063/1.4755794
  25. M. Larsson, A. Elfving, W.-X. Ni, G.V. Hansson, P.O. Holtz. Phys. Rev. B, 73, 195319 (2006). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.73.195319
  26. Н.А. Соболев, А.М. Емельянов, В.И. Сахаров, И.Т. Серенков, Е.И. Шек, Д.И. Тетельбаум. ФТП, 41, 635 (2007)
  27. Н.А. Соболев, А.Е. Калядин, П.Н. Аруев, В.В. Забродский, Е.И. Шек, К.Ф. Штельмах, К.В. Карабешкин. ФТT, 58, 2411 (2016). DOI: 10.21883/ftt.2016.12.43865.199
  28. N.A. Sobolev, A.E. Kalyadin, E.I. Shek, K.F. Shtelmakh, V.I. Vdovin, A.K. Gutakovskii, L.I. Fedina. Phys. Status Solidi A, 214, 1700317 (2017). DOI: 10.1002/pssa.201700317
  29. S. Coffa, S. Libertino, C. Spinella. Appl. Phys. Lett., 76, 321 (2000). https://doi.org/10.1063/1.125733
  30. L. Tsybeskov, D.J. Lockwood. Proc. IEEE Optical Interconnects, 97, 1284 (2009). DOI: 10.1109/JPROC.2009.2020711
  31. P. Boucaud, S. Sauvage, M. Elkurdi, E. Mercier, T. Brunhes, V. Le Thanh, D. Bouchier, O. Kermarrec, Y. Campidelli, D. Bensahel. Phys. Rev. B, 64, 155310 (2001). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.155310
  32. T. Tayagaki, K. Ueda, S. Fukatsu, Y. Kanemitsu. J. Phys. Soc. Jpn., 81, 064712 (2012). https://doi.org/10.1143/JPSJ.81.064712
  33. K. Ueda T. Tayagaki, S. Fukatsu, Y. Kanemitsu. J. Non-Cryst. Sol., 358, 2122 (2012). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.12.020
  34. E. C. Le Ru, J. Fack, R. Murray. Phys. Rev. B, 67, 245318 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.245318
  35. Г.Н. Кинчин, Р.С. Пиз. УФН, 60, 590 (1956). DOI: 10.3367/UFNr.0060.195612c.0590
  36. J.P. Biersack, L.G. Haggmark. Nucl. Instrum. Meth., 174, 257 (1980). https://doi.org/10.1016/0029-554X(80)90440-1
  37. R.S. Averback, T.D. de la Rubia. Solid State Phys., 51, 281 (1997). https://doi.org/10.1016/S0081-1947(08)60193-9
  38. M. Dioni zio Moreira, R.H. Miwa, P. Venezuela. Phys. Rev. B, 70, 115215 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.115215
  39. M.-J. Caturla, T.D. de la Rubia, L.A. Marques. Phys. Rev. B, 54, 16683 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.54.16683
  40. A.I. Yakimov, A.V. Dvurechenskii, V.V. Kirienko, Yu.I. Yakovlev, A.I. Nikiforov. Phys. Rev. B, 61, 10868 (2000). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.10868