Яблонский А.Н.   Новиков А.В.   Юрасов Д.В.   Захаров В.Е.   Шмагин В.Б.   Перетокин А.В.   Степихова М.В.   Шалеев М.В.   Шенгуров Д.В.   Морозова Е.Е.   Дьяков С.А.   Родякина Е.Е.   Смагина Ж.В.  

Cпектроскопия фото- и электролюминесценции SiGe наноструктур с двумерными фотонными кристаллами

Докладчик: Яблонский А.Н.

Одним из актуальных направлений исследований в области фотоники является модификация взаимодействия излучения с веществом за счет использования микрорезонаторов и фотонных кристаллов (ФК). Эти исследования направлены на создание элементов фотоники с размерами сравнимыми или меньше рабочих длин волн, что является важной задачей для развития интегральной оптоэлектроники. В докладе будут представлены результаты исследования люминесцентных свойств SiGe наноструктур с двумерными ФК, полученные на основе многослойных структур с самоформирующимися Ge(Si) наноостровками [1,2]. Для таких структур важной задачей является определение основных факторов, приводящих к значительному возрастанию интенсивности излучения активной среды (Ge(Si) наноостровков) в ФК по сравнению с исходными структурами без ФК. Среди таких возможных факторов рассматриваются: улучшение вывода излучения из структуры (нарушение ПВО); улучшение направленности вывода излучения на длинах волн, соответствующих модам ФК; возрастание вероятности излучательной рекомбинации носителей заряда вследствие их взаимодействия с модами ФК (эффект Парселла). Для разделения вклада данных механизмов наряду со "стандартными" периодическими ФК рассмотрены "случайные ФК" (массивы случайно расположенных отверстий) и периодические ФК с непроцессированной центральной областью (областью без отверстий). Методом спектроскопии микро-ФЛ с высоким пространственным (1 мкм), спектральным (0.1 нм) и временным (50 пс) разрешением исследованы характеристики люминесцентного отклика полученных ФК, изучены особенности вывода излучения из структур для разных типов ФК. Рассматриваются возможные пути уменьшения вклада безызлучательной рекомбинации носителей заряда (и как следствие, дополнительного повышения эффективности ФЛ) за счет оптимизации параметров и условий получения структур с ФК.
В докладе также будут представлены результаты исследования люминесцентных свойств ФК, встроенных в i-область латеральных p-i-n диодов, полученных на структурах с Ge(Si) островками [3]. Исследования направлены на выявление различий в оптической и электрической накачке Ge(Si) островков в ФК, установление влияния параметров и условий формирования ФК и пространственной локализации носителей заряда в островках на протекание тока через полученные диоды. Рассматриваются пути оптимизации дизайна диодных структур для обеспечения эффективного взаимодействия Ge(Si) островков с высокодобротными BIC модами ФК.
Литература:
1. S.A. Dyakov, et al. Enhancing Photoluminescence: Photonic bound states in the continuum in Si structures with self‐assembled Ge nanoislands // Laser Phot. Rev., 15(7), 2170040 (2021).
2. A.V. Peretokin, et al. Tuning the luminescence response of an air-hole photonic crystal slab using etching depth variation // Nanomaterials, 13(10), 1678 (2023).
3. V B Shmagin, et al. Light-emitting diodes with Ge(Si) nanoislands embedded in photonic crystals // Nanotechnology, 35, 165203 (2024).


К списку докладов