Обнаружение “медленного” света в спектрах фототока в слоях квантовых точек Ge/Si, сопряженных с фотонным кристаллом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследованы спектральные характеристики фототока в ближней инфракрасной области в вертикальных Ge/Si pin фотодиодах с квантовыми точками Ge, встроенными в двумерный фотонный кристалл. Из зависимостей фототока от угла падения света определены дисперсионные соотношения для блоховских фотонных мод, взаимодействие с которыми приводит к резонансному увеличению чувствительности фотодиодов. На дисперсионных характеристиках обнаружены участки, характеризующиеся групповой скоростью фотонов, стремящейся к нулю. Установлено, что максимальное усиление фототока, достигающее значений ∼ 60 относительно фотодиода без фотонного кристалла, является результатом взаимодействия квантовых точек с “медленными” блоховскими модами.

Об авторах

А. И. Якимов

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН

Email: yakimov@isp.nsc.ru
Новосибирск, 630090 Россия

В. В. Кириенко

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН

Email: yakimov@isp.nsc.ru
Новосибирск, 630090 Россия

А. В. Двуреченский

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН;Новосибирский государственный университет

Email: yakimov@isp.nsc.ru
Новосибирск, 630090 Россия;Новосибирск, 630090 Россия

Д. Е. Уткин

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН;Новосибирский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: yakimov@isp.nsc.ru
Новосибирск, 630090 Россия;Новосибирск, 630090 Россия

Список литературы

  1. А. И. Аржанов, А. О. Севостьянов, К. А. Магарян, К. Р. Каримуллин, А. В. Наумов, Фотоника 15, 622 (2021).
  2. А. И. Аржанов, А. О. Севостьянов, К. А. Магарян, К. Р. Каримуллин, А. В. Наумов, Фотоника 16, 96 (2022).
  3. S. Tong, J. L. Liu, J. Wan, and K. L. Wang, Appl. Phys. Lett. 80, 1189 (2002).
  4. A. Alguno, N. Usami, T. Ujihara, K. Fujiwara, G. Sazaki, K. Nakajima, and Y. Shiraki, Appl. Phys. Lett. 83, 1258 (2003).
  5. A. Elfving, G. V. Hansson, and W.-X. Ni, Physica E 16, 528 (2003).
  6. A. I. Yakimov, V. V. Kirienko, V. A. Armbrister, A. A. Bloshkin, and A. V. Dvurechenskii, Mater. Res. Express 3, 105032 (2016).
  7. K. Brunner, Rep. Prog. Phys. 65, 27 (2002).
  8. O. G. Schmidt, K. Eberl, and Y. Rau, Phys. Rev. B 62, 16715 (2000).
  9. D. Gru¨tzmacher, T. Fromherz, C. Dais, J. Stangl, E. Mu¨ller, Y. Ekinci, H. Solak, H. Sigg, R. Lechner, E. Wintersberger, S. Birner, V. Holy', and G. Bauer, Nano Lett. 7, 3150 (2007).
  10. A. I. Yakimov, V. V. Kirienko, A. A. Bloshkin, A. V. Dvurechenskii, and D. E. Utkin, J. Appl. Phys. 128, 143101 (2020).
  11. А. И. Якимов, А. А. Блошкин, В. В. Кириенко, А. В. Двуреченский, Д. Е. Уткин, Письма в ЖЭТФ 113, 501 (2021).
  12. J. L. Donnelly, B. C. P. Sturmberg, K. B. Dossou, L. C. Botten, A. A. Asatryan, C. G. Poulton, R. C. McPhedran, and M. de Sterke, Opt. Express 22, A1343 (2014).
  13. Y. Gao, H. Cansizoglu, K. G. Polat, S. Ghandiparsi, A. Kaya, H. H. Mamtaz, A. S. Mayet, Y. Wang, X. Zhang, T. Yamada, E. Ponizovskaya Devine, A. F. Elrefaie, S. Y. Wang, and M. S. Islam, Nat. Photonics 11, 301 (2017).
  14. H. Cansizoglu, C. Bartolo-Perez, Y. Gao, E. Ponizovskaya Devine, S. Ghandiparsi, K. G. Polat, H. H. Mamtaz, T. Yamada, A. F. Elrefaie, S. Y. Wang, and M. S. Islam, Photonics Res. 6, 734 (2018).
  15. S. Ghandiparsi, A. F. Elrefaie, A. S. Mayet, T. Landolsi, C. Bartolo-Perez, H. Cansizoglu, Y. Gao, H. H. Mamtaz, H. R. Golgir, E. Ponizovskaya Devine, T. Yamada, S. Y. Wang, and M. S. Islam, J. Light. Technol. 37, 5748 (2019).
  16. H. Zhou, S. Xu, Y. Lin, Y. C. Huang, B. Son, Q. Chen, X. Guo, K. H. Lee, S. C. K. Gon, X. Gong, and C. S. Tan, Opt. Express 28, 10280 (2020).
  17. H. Cansizoglu, E. Ponizovskaya Devine, Y. Gao, S. Ghandiparsi, T. Yamada, A. F. Elrefaie, S. Y. Wang, and M. S. Islam, IEEE Trans. Electron Devices 65, 372 (2018).
  18. T. Yamada, E. Ponizovskaya Devine, S. Ghandiparsi, C. Bartolo-Perez, A. S. Mayet, H. Cansizoglu, Y. Gao, A. Ahamed, S. Y. Wang, and M. S. Islam, Nanotechnology 32, 365201 (2001).
  19. C. Bartolo-Perez, S. Chandiparsi, A. S. Mayet, H. Cansizoglu, Y. Gao, W. Qarony, A. Ahamed, S. Y. Wang, S. R. Cherry, M. S. Islam, and G. Arino-Estrada, Opt. Express 29, 19024 (2021).
  20. Yu. V. Dvuzhilova, I. S. Dvuzhilov, and M. B. Belonenko, Bull.Russ. Acad. Sci.: Phys. 85, 1354 (2021).
  21. П. С. Емельянцев, Н. И. Пышков, С. Е. Свяховский, Письма в ЖЭТФ 117, 826 (2023).
  22. A. I. Yakimov, V. V. Kirienko, D. E. Utkin, and A. V. Dvurechenskii, Nanomaterials 12, 2993 (2022).
  23. D. Duch'e, L. Escoubas, J. J. Simon, P. Torchio, W. Vervisch, and F. Flory, Appl. Phys. Lett. 92, 193310 (2008).
  24. J. D. Joannopoulos, S. G. Johnson, J. N. Winn, and R. D. Meade, Photonic crystals: Molding the ow of light, Princeton University Press, Princeton (2008).
  25. T. Baba, Nat. Photonics 2, 465 (2008).
  26. И. А. Колмычек, И. В. Малышева, В. Б. Новиков, А. И. Майдыковский, А. П. Леонтьев, К. С. Напольский, Т. В. Мурзина, Письма в ЖЭТФ 114, 727 (2021).
  27. А. И. Якимов, А. В. Двуреченский, А. И. Никифоров, С. В. Чайковский, С. А. Тийс, ФТП 37, 1383 (2003).
  28. A. I. Yakimov, V. V. Kirienko, V. A. Armbrister, A. A. Bloshkin, and A. V. Dvurechenskii, Appl. Phys. Lett. 112, 171107 (2018).
  29. K. Zang, X. Jiang, Y. Huo, X. Ding, M. Morea, X. Chen, C. Y. Lu, J. Ma, M. Zhou, Z. Xia, Z. Yu, T. I. Kamins, Q. Zhang, and J. S. Harris, Nat.Commun. 8, 628 (2017).
  30. H. Shigeta, M. Fujita, Y. Tanaka, A. Oskooi, H. Ogawa, Y. Tsuda, and S. Noda, Appl. Phys. Lett. 101, 161103 (2012).
  31. Ю. М. Серов, А. И. Галимов, А. А. Торопов, Известия Российской академии наук. Серия физическая 87, 885 (2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023