Manifestation of “Slow” Light in the Photocurrent Spectra of Ge/Si Quantum Dot Layers Combined with a Photonic Crystal

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The spectral characteristics of the photocurrent in the near-infrared range in vertical Ge/Si p–i–n photodiodes with Ge quantum dots embedded in a two-dimensional photonic crystal are investigated. The interaction of the quantum dots with photonic Bloch modes leads to the resonant enhancement of the sensitivity of photodiodes. The dependences of the photocurrent on the angle of incidence of light are used to determine the dispersion relations of the Bloch modes. Regions in the dispersion characteristics where the group velocity of photons is close to zero are revealed. It is established that the maximum enhancement of the photocurrent relative to a photodiode without photonic crystal, which can be up to a factor of ~60, results from the interaction of quantum dots with “slow” Bloch modes.

Авторлар туралы

A. Yakimov

Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: yakimov@isp.nsc.ru
Novosibirsk, 630090 Russia

V. Kirienko

Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: yakimov@isp.nsc.ru
Novosibirsk, 630090 Russia

A. Dvurechenskiy

Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences;Novosibirsk State University

Email: yakimov@isp.nsc.ru
Novosibirsk, 630090 Russia;Novosibirsk, 630090 Russia

D. Utkin

Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences;Novosibirsk State University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: yakimov@isp.nsc.ru
Novosibirsk, 630090 Russia;Novosibirsk, 630090 Russia

Әдебиет тізімі

  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).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Российская академия наук, 2023