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[2019年IEEE第16届第四组光子学国际会议(GFP) - 新加坡, 新加坡 (2019.8.28-2019.8.30)] 2019年IEEE第16届第四组光子学国际会议(GFP) - 锡含量高达16%的中红外锗锡基发光二极管

DOI：10.1109/GROUP4.2019.8926121 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 我们通过减压化学气相沉积（RPCVD）技术制备了垂直结构的锗锡（GeSn）发光二极管（LED），其特点包括：(i) 锡含量范围为6%至16%；(ii) 含有或不含SiGeSn势垒层。通过变温电致发光测量分析了不同叠层结构的直接带隙特性及影响发光效率的缺陷激活能。与参照样品相比，采用SiGeSn限制势垒层实现了显著的光发射增强。其中Ge0.84Sn0.16 LED的电致发光强度较Ge0.87Sn0.13器件提升了2倍。这种室温下的强增强效应归因于高锡含量LED中Γ谷与L谷之间分裂能的增加。
作者： M. Bertrand，N. Pauc，Q. M. Thai，J. Chrétien，L. Casiez，A. Quintero，Ph. Rodriguez，R. Khazaka，J. Aubin，J.M. Hartmann，A. Chelnokov，V. Calvo，V. Reboud
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究GeSn/SiGeSn异质结构LED的电致发光特性随温度的变化，并揭示采用直接带隙有源材料的重要性——该材料需具有Γ谷与L谷之间尽可能大的能级分裂能量以及SiGeSn势垒。

研究成果

研究表明，在锗锡（GeSn）发光二极管中提高锡（Sn）含量，尤其是采用硅锗锡（SiGeSn）势垒层时，由于Γ谷与L谷之间的能隙分裂增大，可显著增强电致发光效应。缺陷具有稳定的激活能，表明不同锡浓度下存在统一的非辐射复合过程。该发现推动了硅光子平台上高效电驱动直接带隙光源的发展。

研究不足

该研究的局限性在于特定的锡含量范围（6%至16%）以及使用了SiGeSn势垒层。不同锡含量的检测设置各不相同，导致无法对所有样品的电致发光强度进行直接比较。

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