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.
31Институт 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.
- 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
- 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
- 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
- L. Tsybeskov, D.J. Lockwood, M. Ichikawa. Proc. IEEE, 97, 1161 (2009). DOI:10.1109/JPROC.2009.2021052
- 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
- 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
- D.-W. Kim, T. Kim, S.K. Banerjee. IEEE Trans. Electron Dev., 50, 1823 (2003). DOI: 10.1109/TED.2003.815370
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- M. Brehm, M. Grydlik. Nanotechnology, 28, 392001 (2017). DOI: 10.1088/1361-6528/aa8143
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- Ж.В. Смагина, В.А. Зиновьев, А.В. Ненашев, А.В. Двуреченский, В.А. Армбристер, С.А. Тийс. ЖЭТФ, 133, 593 (2008)
- 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
- 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
- J. Tersoff. Phys. Rev. B, 38, 9902 (1988). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.38.9902
- 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
- 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
- Н.А. Соболев, А.М. Емельянов, В.И. Сахаров, И.Т. Серенков, Е.И. Шек, Д.И. Тетельбаум. ФТП, 41, 635 (2007)
- 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
- 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
- S. Coffa, S. Libertino, C. Spinella. Appl. Phys. Lett., 76, 321 (2000). https://doi.org/10.1063/1.125733
- L. Tsybeskov, D.J. Lockwood. Proc. IEEE Optical Interconnects, 97, 1284 (2009). DOI: 10.1109/JPROC.2009.2020711
- 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
- T. Tayagaki, K. Ueda, S. Fukatsu, Y. Kanemitsu. J. Phys. Soc. Jpn., 81, 064712 (2012). https://doi.org/10.1143/JPSJ.81.064712
- 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
- E. C. Le Ru, J. Fack, R. Murray. Phys. Rev. B, 67, 245318 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.245318
- Г.Н. Кинчин, Р.С. Пиз. УФН, 60, 590 (1956). DOI: 10.3367/UFNr.0060.195612c.0590
- J.P. Biersack, L.G. Haggmark. Nucl. Instrum. Meth., 174, 257 (1980). https://doi.org/10.1016/0029-554X(80)90440-1
- R.S. Averback, T.D. de la Rubia. Solid State Phys., 51, 281 (1997). https://doi.org/10.1016/S0081-1947(08)60193-9
- M. Dioni zio Moreira, R.H. Miwa, P. Venezuela. Phys. Rev. B, 70, 115215 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.115215
- 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
- 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