Теоретичні дослідження впливу поверхонь поділу на інтенсивності випромінювання оптичних переходів та часів життя електронних збуджень у наносистемах германій/кремній з квантовими точками германію
Анотація
У цьому міні-огляді розглядаються теоретичні дослідження деяких оптичних властивостей гетеронаносистем другого типу. Ці наносистеми являють собою германій/кремній з германієвими квантовими точками (КТ). Досліджено вплив інтерфейсів на інтенсивність випромінювання оптичних переходів та часів життя електронних збуджень у наносистемах германій/кремній з германієм у наносистемах германій/кремній з КТ германію. Теоретично досліджено дипольно дозволені оптичні переходи між квазістаціонарним і стаціонарним станами, які відбуваються над сферичною поверхнею одиночної КТ германію, вбудованої в кремнієву матрицю. Запропоновано механізм значного збільшення (у чотири рази) інтенсивності оптичних міжзонних і внутрішньозонних переходів між квазістаціонарними та стаціонарними СІЕ-станами, що виникають над сферичною поверхнею одиночної КТ германію, розміщеної в кремнієвій матриці. Ці оптичні електронні переходи відбуваються в реальному просторі кремнієвої матриці. Такий механізм, мабуть, вирішить проблему значного збільшення інтенсивності випромінювання в гетероструктурах германій/кремній з КТ германію. Це дасть можливість розробити фундаментальні та прикладні основи, що дозволять створити нове покоління ефективних світловипромінюючих і фотоприймальних пристроїв на основі германієвих/кремнієвих гетероструктур з германієвими квантовими точками. Теоретично передбачені довгоживучі СІЕ-стани, мабуть, дозволять реалізувати високотемпературні квантові СІЕ-стани бозе-газів у досліджуваних наносистемах.
Посилання
1 Rudin S.A., Zinovyev V., Smagina J.V., et al. Tuning the configuration of quantum dot molecules grown on stacked multilayers of heteroepitaxial island. J. Appl. Phys. 2022. 131(3): 035302. https://doi.org/10.1063/5.0075991
2. Rudin S.A., Zinovyev V., Smagina J.V., et al. Groups of Ge nanoislands grown outside pits-patterned Si substrates. J. Cryst. Growth. 2022. 593(12): 126763. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2022.126763
3. Yakimov A.I., Kirienko V.V, Utkin D., Dvurechenskii A.V., Light-trapping-enhanced photodetection in Ge/Si quantum dot photodiodes containing microhole arrays with different hole depths. Nanomaterials. 2022. 12(17): 2993. https://doi.org/10.3390/nano12172993
4. Smagina J.V., Zinovyev V.A., Stepikhova M.V., et al. Dependence of the luminescence properties of ordered groups of Ge(Si) nanoislands on the parameters of the pit-patterned surface of a silicon-on-insulator substrate. Semiconductors. 2022. 56(2): 101. https://doi.org/10.1134/S1063782622010146
5. Novikov A.V., Smagina J.V., M.V. Stepikhova M.V., et al. One-stage formation of two-dimensional photonic crystal and spatially ordered arrays of self-assembled Ge(Si) nanoislandson pit-patterned silicon-on-insulator substrate. Nanomaterials. 2021. 11(3): 909. https://doi.org/10.3390/nano11040909
6. Yarasov D., Novikov A.V., Dyakov S.A., et al. Enhancement of the luminescence signal from self-assembled Ge(Si) nanoislands due to interaction with the modes of two-dimensional photonic crystal. Semiconductors. 2020. 54(8): 975. https://doi.org/10.1134/S1063782620080254
7. Smagina J.V., Zinovyev V., Zinovieva A.F., et al. Luminescent properties of spatially ordered Ge/Si quantum dots epitaxially grown on a pit-patterned "silicon-on-insulator" substrate. J. Lumines. 2022. 249(5): 119033. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2022.119033
8. Yakimov A.I., Bloshkin A.A., Dvurechenskii A.V. Excitons in Ge/Si double quantum dots. JETP Lett. 2009. 90(8): 569. https://doi.org/10.1134/S0021364009200041
9. Zinovieva A.F., Zinovyev V.A, Nikiforov A.I., et. al. Photoluminescence enhancement in double Ge/Si quantum dot structures. JETP Lett. 2016. 104(12): 845. https://doi.org/10.1134/S0021364016240061
10. Smagina Z.V., Dvurechenskii A.V., Seleznev V.A. Linear chains of Ge/Si quantum dots grown on a prepatterned surface formed by ion irradiation. Semiconductors. 2015. 49(7): 749. https://doi.org/10.1134/S1063782615060238
11. Pokutnyi S.I. Enhancement the intensity of optical transitions in the germanium/silicon nanosystem with germanium quantum dots. Physica B Condens. Matter. 2021. 616: 413059. https://doi.org/10.1016/j.physb.2021.413059
12. Pokutnyi S.I. Excitons based on spatially separated electrons and holes in Ge/Si heterostructures with germanium quantum dots. Low Temp. Phys. 2016. 42(12): 1151. https://doi.org/10.1063/1.4973506
13. Pokutnyi S.I. Exciton spectroscopy with spatially separated electron and hole in Ge/Si heterostructure with germanium quantum dots. Low Temp. Phys. 2018. 44(8): 819. https://doi.org/10.1063/1.5049165
14. Efros A.L., Efros Al.L. Interband light absorption in semiconductor spheres. Sov. Phys. Semiconductors. 1982. 16(7): 772.
15. Pokutnyi S.I. Polarizability of germanium quantum dots with spatially separated electrons and holes. Eur. Phys. J. Plus. 2020. 135(1): 74. https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-019-00050-x
16. Pokutnii S.I. Absorption and scattering of light in quasi-zero-dimensional structures: I. Transition dipole moments of the charge carriers. Phys. Solid State. 1997. 39(4): 634. https://doi.org/10.1134/1.1129943
17. Pokutnii S.I. Absorption and scattering of light in quasi-zero-dimensional structures: II. Absorption and scattering of light by single-particle local states of the charge carriers. Phys. Solid State. 1997. 39(4): 528. https://doi.org/10.1134/1.1129923
18. Pokutnii S.I., Kulchin Yu.N., Dzyuba V.P. Binding energy of excitons formed from spatially separated electrons and holes in insulating quantum dots. Semiconductors. 2015. 49(10): 1311. https://doi.org/10.1134/S1063782615100218
19. Pokutnii S.I., Kulchin Yu.N., Dzyuba V.P. Amosov A.V. Biexciton in nanoheterostructures of dielectric quantum dots. J. Nanophoton. 2016. 10(3): 036008. https://doi.org/10.1117/1.JNP.10.036008
20. Klyuev V.G., Volykhin D.V., Ovchinnikov O.V., Pokutnyi S.I. Relationship between structural and optical properties of colloidal CdZnS quantum dots in gelatin. J. Nanophoton. 2016. 10(3): 033507. https://doi.org/10.1117/1.JNP.10.033507
21. Pokutnyi S.I. Theory of size quantization of exciton in quasi-zero-dimensional semiconductor structures. physica status solidi (b). 1992. 173(2): 607. https://doi.org/10.1002/pssb.2221730212
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
