Helium-like impurity centers in silicon and germanium: Infrared light interaction, non-equilibrium distributions and optoelectronic applications

硅和锗中的类氦杂质中心：红外光相互作用、非平衡分布和光电应用

基本信息

批准号：
389056032
负责人：
Professor Dr. Heinz-Wilhelm Hübers
金额：
--
依托单位：
Institut für Physik
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2018
资助国家：
德国
起止时间：
2017-12-31 至 2020-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/389056032?language=en
关键词：
Helium like impurity centers silicon

项目摘要

The joint goal of the applicant groups is to investigate the potential of helium-like impurity centers in the elemental semiconductors silicon and germanium for optoelectronic applications in the mid-infrared wavelength range. The activation energies of such impurities fall into the infarred spectral region. In particular, we want to study optical, electro-optical and magneto-optical as well as non-equilibrium properties and dynamical processes of double donor centers in silicon and double and triple acceptors in germanium. The temporal and spectral characteristics of such materials depend on fundamental features such as the nature of the electrically active centers formed in the semiconductor after doping, the structure of the excited levels of all active impurities, including their spin-orbit and spin-triplet states, the capture and intracenter relaxation of non-equilibrium charge carriers. These are not all known or not completely understood for the materials. The largest intracenter transitions of helium-like impurity centers have energies exceeding the characteristic energy of the optical phonon of the host lattice. This is expected to slow down the intracenter relaxation and, therefore, the whole capture process. Additionally, the forbidden triplet-singlet decay may result in long relaxation times for those electrons ending in such triplet states. These features will be experimentally investigated by two-color time-resolved spectroscopy and theoretically modelled. A special focus is on the technological aspects of crystal growth and doping of the semiconductors.

申请人组的联合目标是研究元素半导体硅和锗中氦气样杂质中心的潜力，以在中红外波长范围内进行光电应用。这种杂质的激活能落入了频谱区域。特别是，我们希望研究硅的光学，电光和磁光以及非平衡性能以及双供体中心的动力学过程，以及也具有也属的双重供体中心。此类材料的时间和光谱特性取决于基本特征，例如掺杂后在半导体中形成的电活动中心的性质，所有活性杂质的激发水平的结构，包括它们的自旋轨道和自旋三个状态，捕获和内部放松非平衡荷携带者的放松。这些并非全都知道或不完全理解这些材料。最大的氦气杂质中心的内分体内过渡的能量超过了宿主晶格的光学声子的特征能。预计这会减慢散热器的放松，因此会减慢整个捕获过程。此外，禁止的三胞胎衰减可能会导致在此类三胞胎状态下结束的电子的松弛时间。这些特征将通过两色时间分辨光谱法和理论上建模的实验研究。一个特别的重点是晶体生长和半导体掺杂的技术方面。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Even‐Parity Excited States in Infrared Emission, Absorption, and Raman Scattering Spectra of Shallow Donor Centers in Silicon

硅浅供体中心的红外发射、吸收和拉曼散射光谱中的偶宇称激发态

DOI：
10.1002/pssb.201800514
发表时间：
2019
期刊：
physica status solidi (b)
影响因子：
0
作者：
S. G. Pavlov;N. V. Abrosimov;V. B. Shuman;L. М. Portsel;А. N. Lodygin;Yu. A. Astrov;R. Kh. Zhukavin;V. N. Shastin;K. Irmscher;A. Pohl;H.-W. Hübers
通讯作者：
H.-W. Hübers

Competing Inversion-Based Lasing and Raman Lasing in Doped Silicon

掺杂硅中基于反转的激光和拉曼激光的竞争

DOI：
10.1103/physrevx.8.041003
发表时间：
2018
期刊：
Physical Review X
影响因子：
12.5
作者：
S. G. Pavlov;N. Deßmann;B. Redlich;A. F. G. van der Meer;N. V. Abrosimov;H. Riemann;R. Kh. Zhukavin;V. N. Shastin;H.-W. Hübers
通讯作者：
H.-W. Hübers

Shallow donor complexes formed by pairing of double-donor magnesium with group-III acceptors in silicon

双供体镁与硅中的 III 族受体配对形成的浅供体配合物

DOI：
10.1103/physrevb.99.195207
发表时间：
2019
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
R. J. S. Abraham;V. B. Shuman;L. M. Portsel;A. N. Lodygin;Yu. A. Astrov;N. V. Abrosimov;S. G. Pavlov;H.-W. Hübers;S. Simmons;M. L. W. Thewalt
通讯作者：
M. L. W. Thewalt

Influence of uniaxial stress on phonon-assisted relaxation in bismuth-doped silicon

单轴应力对掺铋硅中声子辅助弛豫的影响

DOI：
10.1063/1.5134691
发表时间：
2020
期刊：
Journal of Applied Physics
影响因子：
3.2
作者：
R. Kh. Zhukavin;S. G. Pavlov;N. Stavrias;K. Saeedi;K. A. Kovalevsky;P. J. Phillips;V. V. Tsyplenkov;N. V. Abrosimov;H. Riemann;N. Deβmann;H.-W. Hübers;V. N. Shastin
通讯作者：
V. N. Shastin

Further investigations of the deep double donor magnesium in silicon