Optical Dependence of Electrically Detected Magnetic Resonance in Lightly Doped Si:P Devices
Optical Dependence of Electrically Detected Magnetic Resonance in Lightly Doped Si:P Devices
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轻掺杂 Si:P 器件中电检测磁共振的光学依赖性
DOI：
10.1103/physrevapplied.7.064028
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发表时间：
2017
影响因子：
4.6
通讯作者：
Ramanathan, Chandrasekhar
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhu, Lihuang;van Schooten, Kipp J.;Guy, Mallory L.;Ramanathan, Chandrasekhar
使用调频电检测磁共振（EDMR），我们表明，从轻掺杂（）硅器件测量的信号随用于产生移动的载流子的光激发的波长显著变化。我们测量EDMR光谱在4.2 K作为调制频率的函数和应用微波功率使用980 nm的激光，405 nm的激光，和宽带白光源。在所有实验中，从磷供体和两种不同的缺陷物质观察到EDMR信号。在近红外辐射下，我们发现EDMR信号主要来自施主-缺陷对，而在较高的光子能量下，缺陷-缺陷对有显著的额外贡献。来自不同空间区域的自旋对EDMR信号的贡献被认为随着光学穿透深度从405 nm照明下的约120 nm变化到980 nm照明而变化。EDMR信号的调制频率依赖性表明，光激发的能量强烈地调制了底层自旋相关复合（SDR）过程的动力学。因此，光学光子能量的仔细调谐可以用于控制对EDMR信号有贡献的自旋对的子集和SDR过程的动态。
Using frequency-modulated electrically detected magnetic resonance (EDMR), we show that signals measured from lightly doped () silicon devices vary significantly with the wavelength of the optical excitation used to generate the mobile carriers. We measure EDMR spectra at 4.2 K as a function of modulation frequency and applied microwave power using a 980-nm laser, a 405-nm laser, and a broadband white-light source. EDMR signals are observed from the phosphorus donor and two distinct defect species in all of the experiments. With near-infrared irradiation, we find that the EDMR signal primarily arises from donor-defect pairs, while, at higher photon energies, there are significant additional contributions from defect-defect pairs. The contribution of spins from different spatial regions to the EDMR signal is seen to vary as the optical penetration depth changes from about 120 nm at 405-nm illumination toat 980-nm illumination. The modulation frequency dependence of the EDMR signal shows that the energy of the optical excitation strongly modulates the kinetics of the underlying spin-dependent recombination (SDR) process. Careful tuning of the optical photon energy could therefore be used to control both the subset of spin pairs contributing to the EDMR signal and the dynamics of the SDR process.
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