Экситон-фононное стимулированное излучение в кристаллической пленке ZnO при комнатной температуре
Васильев Н.Н.
1, Борисов Е.Н.1, Новиков Б.В.1
1Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Email: n.vassiliev@mail.ru, eugeniy.borisov@spbu.ru, b.v.novikov@spbu.ru
Поступила в редакцию: 23 апреля 2020 г.
В окончательной редакции: 23 апреля 2020 г.
Принята к печати: 28 апреля 2020 г.
Выставление онлайн: 1 июля 2020 г.
Исследована близкраевая люминесценция эпитаксиальной пленки оксида цинка, выращенная молекулярно-пучковой эпитаксией на сапфировой подложке. С увеличением оптического возбуждения при комнатной температуре спектр люминесценции радикально меняется и возникает новая полоса с максимумом ~3.17 eV. Она имеет свойства стимулированного излучения: порога нелинейного роста и сужения полуширины. С помощью модели одномерного усилителя и экспериментальных данных расчитан спектр усиления, который имеет максимальное значение ~ 170 см-1. Проведен анализ теоретических подходов для вычисления концентрации Мотта. Впервые показано, что вблизи пороговой интенсивности наблюдаемое стимулированное излучение развивается на основе второго фононного повторения экситона. Ключевые слова: пленка ZnO, усиление, экситонный механизм.
- C. Klingshirn. Phys. Status Solidi B 244, 3027 (2007)
- U. Ozgur, Ya.I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M.A. Reshchikov, S. Doan, V. Avrutin, S.-J. Cho, H. Morkoc. J. Appl. Phys. 98, 041301 (2005)
- C. Klingshirn. Phys. Status Solidi B 71, 547 (1975)
- D.M. Bagnall, Y.F. Chen, Z. Zhu, T. Yao, M.Y. Shen, T. Goto. Appl. Phys. Lett. 73, 1038 (1998)
- S. Iwai, S. Namba. Appl. Phys. Lett. 19, 41 (1971)
- J.M. Hvam. Phys. Rev. B 4, 4459 (1971)
- T. Fischer, J. Bille. J. Appl. Phys. 45, 3937 (1974)
- R. Matsuzaki, H. Soma, K. Fukuoka, K. Kodama, A. Asahara, T. Suemoto, Y. Adachi, T. Uchino. Phys. Rev. B 96, 125306 (2017)
- N. Vasilyev, E.N. Borisov, B.V. Novikov, I.Kh. Akopyan, M.E. Labzovskaya. J. Lumin. 215, 116668 (2019)
- C. Klingshirn, R. Hauschild, J. Fallert, H. Kalt. Phys. Rev. B 75, 115203 (2007)
- K.L. Shaklee, R.E. Nahory, R.F. Leheny. J. Lumin. 7, 284 (1973)
- H. Priller, J. Bruckner, Th. Gruber, C. Klingshirn, H. Kalt, A. Waag, H.J. Ko, T. Yao. Phys. Status Solidi B 241, 587 (2004)
- B. Kim, D. Kim, C. Cho, N. Tamura, T. Yamazaki, A. Murayama, K. Kyhm. AIP Conf. Proc. 1399, 25 (2011)
- A. Gadallah, K. Nomenyo, C. Couteau, D.J. Rogers, G. Lerondel. Appl. Phys. Lett. 102, 171105 (2013)
- Y. Chen, N.T. Tuan, Y. Segawa, Hang-ju Ko, Soon-ku Hong, T. Yao. Appl. Phys. Lett. 78, 1469 (2001)
- D.C. Reynolds, D.C. Look, B. Jogai, C.W. Litton, T.C. Collins, W. Harsch, G. Cantwell. Phys. Rev. B 57, 12151 (1998).
- B.K. Meyer, H. Alves, D.M. Hofmann, W. Kriegseis, D. Forster, F. Bertram, J. Christen, A. Hoffmann, M. Strab burg, M. Dworzak, U. Haboeck, A.V. Rodina. Phys. Status Solidi B 241, 231 (2004)
- K. Thonke, Th. Gruber, N. Teofilov, R. Schonfelder, A. Waag, R. Sauer. Physica B 308--310, 945 (2001)
- U.Ozgur, A. Teke, C. Liu, S.-J. Cho, H. Morkoc, H.O. Everitt. Appl. Phys. Lett. 84, 3223 (2005)
- D.S. Wiersma, A. Lagendijk. Phys. Rev. E 54 4256 (1996)
- R. Zimmermann. Phys. Status Solidi B 146, 371 (1988)
- P. Vashishta, R.K. Kalia. Phys. Rev. B 25, 6492 (1982)
- С. Klingshirn. Semicond. Opt. 3rd ed. Springer, Berlin (2007). P. 534
- P. Debye, E. Huckel. Phys. Z. 24, 185, 305 (1923)
- W.A. Albers. Phys. Rev. Lett. 23, 410 (1969)
- D. Magde, H. Mahr. Phys. Rev. Lett. 24, 890 (1970)
- J.M. Hvam. Solid State Commun. 12, 95 (1973).
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.