pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTUpimi-59Research ArticleСредства измеренийMeasuring instrumentsКРЕМНИЕВЫЕ ПРИБОРНЫЕ СТРУКТУРЫ С ЭФФЕКТИВНОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ РЕКОМБИНАЦИЕЙ НА ДИСЛОКАЦИЯХ Мудрый А.В.1, Живулько В.Д.1, Мофиднахаи Ф.1, Ивлев Г.Д.2, Якушев М.EFFECTIVE SILICON DEVICE STRUCTURES WITH RADIATIVE RECOMBINATION ON DISLOCATIONSМудрыйА. В.MudryiA. V.mudryi@physics.byЖивулькоВ. Д.ZhivulkoV. D.mudryi@physics.byМофиднахаиФ.MofidnakhaeiF.mudryi@physics.byИвлевГ. Д.IvlevG. D.mudryi@physics.byЯкушевМ. В.YakushevM. V.mudryi@physics.byМартинР. В.MartinR. W.mudryi@physics.byДвуреченскийА. В.DvurechenskiiA. V.mudryi@physics.byЗиновьевВ. А.ZinovyevV. A.mudryi@physics.byСмагинаЖ. В.SmaginaZh. V.mudryi@physics.byКучинскаяП. А.KuchinskajaP. A.mudryi@physics.byНаучно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению, г. МинскБеларусьScientific-Practical Material Research Centre of NAS of Belarus, MinskBelarusБелорусский государственный университетБеларусьBelarusian State UniversityBelarusУниверситет Страсклайд, г. ГлазгоВеликобританияUnuiversity of Strathclyde, GlasgowUnited KingdomИнститут физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, г. НовосибирскРоссияRzhanov Institute of Semiconductor Physics Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, NovosibirskRussian Federation201430032015013845Copyright © Мудрый А.В., Живулько В.Д., Мофиднахаи Ф., Ивлев Г.Д., Якушев М.В., Мартин Р.В., Двуреченский А.В., Зиновьев В.А., Смагина Ж.В., Кучинская П.А., 20152015Мудрый А.В., Живулько В.Д., Мофиднахаи Ф., Ивлев Г.Д., Якушев М.В., Мартин Р.В., Двуреченский А.В., Зиновьев В.А., Смагина Ж.В., Кучинская П.А.Mudryi A.V., Zhivulko V.D., Mofidnakhaei F., Ivlev G.D., Yakushev M.V., Martin R.W., Dvurechenskii A.V., Zinovyev V.A., Smagina Z.V., Kuchinskaja P.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/59

В кремниевых p-n структурах обнаружена эффективная электролюминесценция в области переходов зона–зона (1,1 эВ) и переходов, обусловленных дислокациями (D1–0,8 эВ), при комнатной температуре и температуре жидкого азота. Установлено, что люминесценция, обусловленная дислокациями в монокристаллах Si, значительно сильнее, чем собственное межзонное излучение в интервале температур 4,2–300 К. Измерение температурной зависимости интенсивности полосы фотолюминесценции D1 показало, что за излучательную рекомбинацию на дислокациях ответственны два энергетических уровня, расположенных ниже зоны проводимости (≈ 0,04 эВ) и выше валентной зоны (≈ 0,32 эВ).

The efficient electroluminescence in the region of band-to-band (1,1 eV) and dislocationrelated (D1 – 0,8 eV) transitions has been detected from Si p-n structures at room and liquid nitrogen temperatures. It was found that dislocation-related luminescence in Si single crystals is considerably stronger than the intrinsic band-to-band emission in the wide temperature range of 4,2–300 K. The temperature dependent measurement of the D1 photoluminescence intensity shows that two energy levels placed below the conduction (0,04 eV) and above valence (0,32 eV) bands are responsible for this radiative recombination on dislocations.

кремниевые p-n структурывольт-амперные характеристикидислокацииэлектролюминесценциsilicon p-n structurescurrent-voltage characteristicsdislocationselectroluminescenceReferencesГерасименко, Н.Н. Кремний – материал наноэлектроники / Н.Н. Герасименко, Ю.Н. Пархоменко. – M. : Техносфера, 2007. – 352 с.Gerasimenko N.N., Parhomenko Ju.N. Kremnij material nanoelektroniki [Silicon – a material of nanoelectronics]. M., Tehnosfera Publ., 2007, 352 p. (in Russiаn).Green, M.A. Efficient silicon light-emitting diodes / M.A. Green [et al.] // Nature. – 2001. – Vol. 412. – P. 805–808.Green M.A., Zhao J., Wang A., Reece P.J., Gal M. Efficient silicon light-emitting diodes. Nature, 2001, vol.412, pp. 805–808.Emel’yanov, A.M. Silicon light-emitting diodes with strong near-band-edge luminescence / A.M. Emel’yanov, N.A. Sobolev // Semiconductors. – 2008. – Vol. 42, Is. 3. – P. 329–333.Emel’yanov A.M., Sobolev N.A. Silicon light-emitting diodes with strong near-band-edge luminescence. Semiconductors, 2008, vol. 42, is. 3, pp. 329–333.Ng, W.L. An efficient room-temperature siliconbased light-emitting diode / W.L. Ng [et. al.] // Nature. – 2001. – Vol. 410. – P. 192 – 194.Ng W.L., Lourenco M.A., Gwilliam R.M., Ledain S., Shao G., Homewood K.P. An efficient room-temperature silicon based light-emitting diode. Nature, 2001, vol. 410, pp. 192–194.Trupke, Th. Very efficient light emission from bulk crystalline silicon // Th. Trupke [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 2003. – Vol. 82, Is. 18. – P. 2996–2998.Trupke Th., Zhao J., Wang A., Corkish R., Green M.A. Very efficient light emission from bulk crystalline silicon. Appl. Phys. Lett., 2003, vol. 82, no 18, pp. 2996–2998.Kveder, V. Silicon light-emitting diodes based on dislocation-related luminescence / V. Kveder [et al.] // Phys. Stat. Sol. (a). – 2005. – Vol. 202, № 5. – P. 901–910.Kveder V., Badylevich M., Schröter W., Seibt M., Steinman E., Izotov A. Silicon light-emitting diodes based on dislocation-related luminescence. Phys. Stat. Sol. (a), 2005, vol. 202, no 5, pp. 901–910.Sveinbjörnsson, E.Ő. Room temperature electroluminescence from dislocationrich silicon / E.Ő. Sveinbjörnsson, J. Weber // Appl. Phys. Lett. – 1996. – Vol. 69, № 18. – P. 2686–2688.Sveinbjörnsson E.Ő., Weber J. Room temperature electroluminescence from dislocation-rich silicon. Appl. Phys. Lett., 1996, vol. 69, no 18, pp. 2686–2688.Emel’yanov, A.M. Silicon LEDs emiting in the band-to-band transition region: Effects of temperature and current strength / A.M. Emel’yanov, N.A. Sobolev, E.I. Shek // Physics of Solid State. – 2004. – Vol. 46, Is. 1. – P. 40–44.Emel’yanov A.M., Sobolev N.A., Shek E.I. Silicon LEDs emiting in the band-to-band transition region: Effects of temperature and current strength. Physics of Solid State, 2004, vol. 46, is. 1, pp. 40–44.Davies, G. The optical properties of luminescence centers in silicon / G. Davies // Physics Reports. – 1989. – Vol. 176, № 3–4. – P. 83–188.Davies G. The optical properties of luminescence centers in silicon. Physics Reports, 1989, vol. 176, no 3–4, pp. 83–188.Päsler, R. Dispersion-related description of temperature dependencies of band gaps in semiconductors / R. Päsler // Phys. Rev. B. – 2002. – Vol. 66. – P. 085201-1–085201-18.Päsler R. Dispersion-related description of temperature dependencies of band gaps in semiconductors. Phys. Rev. B, 2002, vol. 66, pp. 085201-1–085201-18.Bresler, M.S. Electroluminescence efficiency of silicon diodes / M. Bresler, O. Gusev [et. al] // Physics of Solid State. – 2004. – Vol. 46, Is. 1. – P. 5–9.Bresler M.S., Gusev O.B., Zakharchenya B.P., Yassievich I.N. Electroluminescence efficiency o f silicon diodes. Physics of Solid State, 2004, vol. 46, is. 1, pp. 5–9.Emel’yanov, A.M. The mechanism of radiative recombination in the region of interband transitions in single crystal silicon / A.M. Emel’yanov // Technical Physics Letters. – 2004. – Vol. 30, Is. 11. – P. 964–966.Emel’yanov A.M. The mechanism of radiative recombination in the region of interband transitions in single crystal silicon. Technical Physics Letters, 2004, vol. 30, is. 11, pp. 964–966.Drozdov, N.A. Recombination radiation on dislocations in silicon / N.A. Drozdov, A.A. Patrin, V.D. Tkachev // JETP Lett. – 1976. – Vol. 23. – P. 597–599.Drozdov N.A., Patrin A.A., Tkachev V.D. Recombination radiation on dislocations in silicon. JETP Lett., 1976, vol. 23, pp. 597–599.Kveder, V.V. Dislocation-related electroluminescence at room temperature in plastically deformed silicon / V.V. Kveder [et al.] // Phys. Rev. B. – 1995. – Vol. 51, № 16. – P. 10520–10526.Kveder V.V., Steinman E.A., Shevchenko S.A., Grimmeiss H.G. Dislocation-related electroluminescence at room temperature in plastically deformed silicon. Phys. Rev. B, 1995, vol. 51, no 16, pp. 10520–10526.Sauer, R. Dislocation-related photoluminescence in silicon / R. Sauer [et al.] // Appl. Phys. A. – 1985. – Vol. 36. – P. 1–13.Sauer R., Weber J., Stolz J., Weber E.R., Küsters K.H., Alexander H. Dislocation-related photoluminescence in silicon. Appl. Phys. A, 1985, vol. 36, pp. 1–13.Luckert, F. Excitation power and temperature dependence of excitons in CuInSe2 / F. Luckert [et al.] // J. Appl. Phys. – 2012. – Vol. 111. – P. 093507-1–093507-8.Luckert F., Yakushev M.V., Faugeras C., Karotki A.V., Mudryi A.V. Excitation power and temperature d ependence of excitons in CuInSe2. J. Appl. Phys., 2012, vol. 111, pp. 093507-1–093507-8.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.