Abstract

We report an above-band-gap radiative transition in the photoluminescence spectra of single crystalline Ge in the temperature range of 20~296 K. The temperature-independence of the peak position at ~0.74 eV is remarkably different from the behavior of direct and indirect gap transitions in Ge. This transition is observed in n-type, p-type, and intrinsic single crystal Ge alike, and its intensity decreases with the increase of temperature with a small activation energy of 56 meV. Some aspects of the transition are analogous to III-V semiconductors with dilute nitrogen doping, which suggests that the origin could be related to an isoelectronic defect.

© 2009 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. Ahn, C. Hong, J. Liu, W. Giziewicz, M. Beals, L. C. Kimerling, J. Michel, J. Chen, and F. X. Kartner, Opt. Express 15, 3916 (2007).
  2. T. Yin, R. Cohen, M. M. Morse, G. Sarid, Y. Chetrit, D. Rubin, and M. J. Paniccia, Opt. Express 15, 13965 (2007).
  3. J. E. Roth, O. Fidaner, R. K. Schaevitz, Y-H. Kuo, T. I. Kamins, J. S. Harris, and D. A. B. Miller, Opt. Express 15, 5851 (2007).
  4. J. Liu, M. Beals, A. Pomerene, S. Bernardis, R. Sun, J. Cheng, L. C. Kimerling, and J. Michel, Nature Photon. 2, 433 (2008).
  5. O. Madelung, (ed.) Physics of Group IV Elements and III-V Compounds, Landolt-Bornstein: Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology, vol. 17a (Springer, Berlin, 1982).
  6. M. L. Lee, E. A. Fitzgerald, M. T. Bulsara, M. T. Currie, and A. Lochtefeld, J. Appl. Phys. 97, 011101 (2005).
  7. J. Liu, X. Sun, D. Pan, X. Wang, L. C. Kimerling, T. L. Koch, and J. Michel, Opt. Express 15, 11272 (2007).
  8. R. W. Martin and R. Sauer, Phys. Stat. Sol. (b) 62, 443 (1974).
  9. C. B. à La Guillaume and M. Voos, Phys. Rev. B 7, 1723 (1973).
  10. R. Rentzsch and I. S. Shlimak, Phys. Stat. Sol. (a) 43, 231 (1977).
  11. Y. Bai, K. E. Lee, C. Cheng, M. L. Lee, and E. A. Fitzgerald, J. Appl. Phys. 104, 084518(2008).
  12. H.-C. Luan, D. R. Lim, K. K. Lee, K. M. Chen, J. G. Sandland, K. Wada, and L. C. Kimerling, Appl. Phys. Lett. 75, 2909 (1999).
  13. C. G. Van de Walle, Phys. Rev. B 39, 1871 (1989).
  14. W. Barth, M. Bettini, and U. Ostertag, Phys. Stat. Sol. (a) 3, K177 (1970).
  15. I. Vurgaftman and J. R. Meyer, J. Appl. Phys. 94, 3675 (2003).
  16. A. Grau, T. Passow, and M. Hetterich, Appl. Phys. Lett. 89, 202105 (2006).
  17. P. Perlin, S. G. Subramanya, D. E. Mars, J. Kruger, N. A. Shapiro, H. Siegle, and E. R. Webers, Appl. Phys. Lett. 73, 3703 (1998).

2008 (2)

Y. Bai, K. E. Lee, C. Cheng, M. L. Lee, and E. A. Fitzgerald, J. Appl. Phys. 104, 084518(2008).

J. Liu, M. Beals, A. Pomerene, S. Bernardis, R. Sun, J. Cheng, L. C. Kimerling, and J. Michel, Nature Photon. 2, 433 (2008).

2007 (4)

2006 (1)

A. Grau, T. Passow, and M. Hetterich, Appl. Phys. Lett. 89, 202105 (2006).

2005 (1)

M. L. Lee, E. A. Fitzgerald, M. T. Bulsara, M. T. Currie, and A. Lochtefeld, J. Appl. Phys. 97, 011101 (2005).

2003 (1)

I. Vurgaftman and J. R. Meyer, J. Appl. Phys. 94, 3675 (2003).

1999 (1)

H.-C. Luan, D. R. Lim, K. K. Lee, K. M. Chen, J. G. Sandland, K. Wada, and L. C. Kimerling, Appl. Phys. Lett. 75, 2909 (1999).

1998 (1)

P. Perlin, S. G. Subramanya, D. E. Mars, J. Kruger, N. A. Shapiro, H. Siegle, and E. R. Webers, Appl. Phys. Lett. 73, 3703 (1998).

1989 (1)

C. G. Van de Walle, Phys. Rev. B 39, 1871 (1989).

1977 (1)

R. Rentzsch and I. S. Shlimak, Phys. Stat. Sol. (a) 43, 231 (1977).

1974 (1)

R. W. Martin and R. Sauer, Phys. Stat. Sol. (b) 62, 443 (1974).

1973 (1)

C. B. à La Guillaume and M. Voos, Phys. Rev. B 7, 1723 (1973).

1970 (1)

W. Barth, M. Bettini, and U. Ostertag, Phys. Stat. Sol. (a) 3, K177 (1970).

Ahn, D.

Bai, Y.

Y. Bai, K. E. Lee, C. Cheng, M. L. Lee, and E. A. Fitzgerald, J. Appl. Phys. 104, 084518(2008).

Barth, W.

W. Barth, M. Bettini, and U. Ostertag, Phys. Stat. Sol. (a) 3, K177 (1970).

Beals, M.

J. Liu, M. Beals, A. Pomerene, S. Bernardis, R. Sun, J. Cheng, L. C. Kimerling, and J. Michel, Nature Photon. 2, 433 (2008).

D. Ahn, C. Hong, J. Liu, W. Giziewicz, M. Beals, L. C. Kimerling, J. Michel, J. Chen, and F. X. Kartner, Opt. Express 15, 3916 (2007).

Bernardis, S.

J. Liu, M. Beals, A. Pomerene, S. Bernardis, R. Sun, J. Cheng, L. C. Kimerling, and J. Michel, Nature Photon. 2, 433 (2008).

Bettini, M.

W. Barth, M. Bettini, and U. Ostertag, Phys. Stat. Sol. (a) 3, K177 (1970).

Bulsara, M. T.

M. L. Lee, E. A. Fitzgerald, M. T. Bulsara, M. T. Currie, and A. Lochtefeld, J. Appl. Phys. 97, 011101 (2005).

Chen, J.

Chen, K. M.

H.-C. Luan, D. R. Lim, K. K. Lee, K. M. Chen, J. G. Sandland, K. Wada, and L. C. Kimerling, Appl. Phys. Lett. 75, 2909 (1999).

Cheng, C.

Y. Bai, K. E. Lee, C. Cheng, M. L. Lee, and E. A. Fitzgerald, J. Appl. Phys. 104, 084518(2008).

Cheng, J.

J. Liu, M. Beals, A. Pomerene, S. Bernardis, R. Sun, J. Cheng, L. C. Kimerling, and J. Michel, Nature Photon. 2, 433 (2008).

Chetrit, Y.

Cohen, R.

Currie, M. T.

M. L. Lee, E. A. Fitzgerald, M. T. Bulsara, M. T. Currie, and A. Lochtefeld, J. Appl. Phys. 97, 011101 (2005).

Fidaner, O.

Fitzgerald, E. A.

Y. Bai, K. E. Lee, C. Cheng, M. L. Lee, and E. A. Fitzgerald, J. Appl. Phys. 104, 084518(2008).

M. L. Lee, E. A. Fitzgerald, M. T. Bulsara, M. T. Currie, and A. Lochtefeld, J. Appl. Phys. 97, 011101 (2005).

Giziewicz, W.

Grau, A.

A. Grau, T. Passow, and M. Hetterich, Appl. Phys. Lett. 89, 202105 (2006).

Guillaume, C. B. à La

C. B. à La Guillaume and M. Voos, Phys. Rev. B 7, 1723 (1973).

Harris, J. S.

Hetterich, M.

A. Grau, T. Passow, and M. Hetterich, Appl. Phys. Lett. 89, 202105 (2006).

Hong, C.

Kamins, T. I.

Kartner, F. X.

Kimerling, L. C.

J. Liu, M. Beals, A. Pomerene, S. Bernardis, R. Sun, J. Cheng, L. C. Kimerling, and J. Michel, Nature Photon. 2, 433 (2008).

J. Liu, X. Sun, D. Pan, X. Wang, L. C. Kimerling, T. L. Koch, and J. Michel, Opt. Express 15, 11272 (2007).

D. Ahn, C. Hong, J. Liu, W. Giziewicz, M. Beals, L. C. Kimerling, J. Michel, J. Chen, and F. X. Kartner, Opt. Express 15, 3916 (2007).

H.-C. Luan, D. R. Lim, K. K. Lee, K. M. Chen, J. G. Sandland, K. Wada, and L. C. Kimerling, Appl. Phys. Lett. 75, 2909 (1999).

Koch, T. L.

Kruger, J.

P. Perlin, S. G. Subramanya, D. E. Mars, J. Kruger, N. A. Shapiro, H. Siegle, and E. R. Webers, Appl. Phys. Lett. 73, 3703 (1998).

Kuo, Y-H.

Lee, K. E.

Y. Bai, K. E. Lee, C. Cheng, M. L. Lee, and E. A. Fitzgerald, J. Appl. Phys. 104, 084518(2008).

Lee, K. K.

H.-C. Luan, D. R. Lim, K. K. Lee, K. M. Chen, J. G. Sandland, K. Wada, and L. C. Kimerling, Appl. Phys. Lett. 75, 2909 (1999).

Lee, M. L.

Y. Bai, K. E. Lee, C. Cheng, M. L. Lee, and E. A. Fitzgerald, J. Appl. Phys. 104, 084518(2008).

M. L. Lee, E. A. Fitzgerald, M. T. Bulsara, M. T. Currie, and A. Lochtefeld, J. Appl. Phys. 97, 011101 (2005).

Lim, D. R.

H.-C. Luan, D. R. Lim, K. K. Lee, K. M. Chen, J. G. Sandland, K. Wada, and L. C. Kimerling, Appl. Phys. Lett. 75, 2909 (1999).

Liu, J.

Lochtefeld, A.

M. L. Lee, E. A. Fitzgerald, M. T. Bulsara, M. T. Currie, and A. Lochtefeld, J. Appl. Phys. 97, 011101 (2005).

Luan, H.-C.

H.-C. Luan, D. R. Lim, K. K. Lee, K. M. Chen, J. G. Sandland, K. Wada, and L. C. Kimerling, Appl. Phys. Lett. 75, 2909 (1999).

Mars, D. E.

P. Perlin, S. G. Subramanya, D. E. Mars, J. Kruger, N. A. Shapiro, H. Siegle, and E. R. Webers, Appl. Phys. Lett. 73, 3703 (1998).

Martin, R. W.

R. W. Martin and R. Sauer, Phys. Stat. Sol. (b) 62, 443 (1974).

Meyer, J. R.

I. Vurgaftman and J. R. Meyer, J. Appl. Phys. 94, 3675 (2003).

Michel, J.

Miller, D. A. B.

Morse, M. M.

Ostertag, U.

W. Barth, M. Bettini, and U. Ostertag, Phys. Stat. Sol. (a) 3, K177 (1970).

Pan, D.

Paniccia, M. J.

Passow, T.

A. Grau, T. Passow, and M. Hetterich, Appl. Phys. Lett. 89, 202105 (2006).

Perlin, P.

P. Perlin, S. G. Subramanya, D. E. Mars, J. Kruger, N. A. Shapiro, H. Siegle, and E. R. Webers, Appl. Phys. Lett. 73, 3703 (1998).

Pomerene, A.

J. Liu, M. Beals, A. Pomerene, S. Bernardis, R. Sun, J. Cheng, L. C. Kimerling, and J. Michel, Nature Photon. 2, 433 (2008).

Rentzsch, R.

R. Rentzsch and I. S. Shlimak, Phys. Stat. Sol. (a) 43, 231 (1977).

Roth, J. E.

Rubin, D.

Sandland, J. G.

H.-C. Luan, D. R. Lim, K. K. Lee, K. M. Chen, J. G. Sandland, K. Wada, and L. C. Kimerling, Appl. Phys. Lett. 75, 2909 (1999).

Sarid, G.

Sauer, R.

R. W. Martin and R. Sauer, Phys. Stat. Sol. (b) 62, 443 (1974).

Schaevitz, R. K.

Shapiro, N. A.

P. Perlin, S. G. Subramanya, D. E. Mars, J. Kruger, N. A. Shapiro, H. Siegle, and E. R. Webers, Appl. Phys. Lett. 73, 3703 (1998).

Shlimak, I. S.

R. Rentzsch and I. S. Shlimak, Phys. Stat. Sol. (a) 43, 231 (1977).

Siegle, H.

P. Perlin, S. G. Subramanya, D. E. Mars, J. Kruger, N. A. Shapiro, H. Siegle, and E. R. Webers, Appl. Phys. Lett. 73, 3703 (1998).

Subramanya, S. G.

P. Perlin, S. G. Subramanya, D. E. Mars, J. Kruger, N. A. Shapiro, H. Siegle, and E. R. Webers, Appl. Phys. Lett. 73, 3703 (1998).

Sun, R.

J. Liu, M. Beals, A. Pomerene, S. Bernardis, R. Sun, J. Cheng, L. C. Kimerling, and J. Michel, Nature Photon. 2, 433 (2008).

Sun, X.

Voos, M.

C. B. à La Guillaume and M. Voos, Phys. Rev. B 7, 1723 (1973).

Vurgaftman, I.

I. Vurgaftman and J. R. Meyer, J. Appl. Phys. 94, 3675 (2003).

Wada, K.

H.-C. Luan, D. R. Lim, K. K. Lee, K. M. Chen, J. G. Sandland, K. Wada, and L. C. Kimerling, Appl. Phys. Lett. 75, 2909 (1999).

Walle, C. G. Van de

C. G. Van de Walle, Phys. Rev. B 39, 1871 (1989).

Wang, X.

Webers, E. R.

P. Perlin, S. G. Subramanya, D. E. Mars, J. Kruger, N. A. Shapiro, H. Siegle, and E. R. Webers, Appl. Phys. Lett. 73, 3703 (1998).

Yin, T.

Appl. Phys. Lett. (3)

A. Grau, T. Passow, and M. Hetterich, Appl. Phys. Lett. 89, 202105 (2006).

P. Perlin, S. G. Subramanya, D. E. Mars, J. Kruger, N. A. Shapiro, H. Siegle, and E. R. Webers, Appl. Phys. Lett. 73, 3703 (1998).

H.-C. Luan, D. R. Lim, K. K. Lee, K. M. Chen, J. G. Sandland, K. Wada, and L. C. Kimerling, Appl. Phys. Lett. 75, 2909 (1999).

J. Appl. Phys. (3)

I. Vurgaftman and J. R. Meyer, J. Appl. Phys. 94, 3675 (2003).

M. L. Lee, E. A. Fitzgerald, M. T. Bulsara, M. T. Currie, and A. Lochtefeld, J. Appl. Phys. 97, 011101 (2005).

Y. Bai, K. E. Lee, C. Cheng, M. L. Lee, and E. A. Fitzgerald, J. Appl. Phys. 104, 084518(2008).

Nature Photon. (1)

J. Liu, M. Beals, A. Pomerene, S. Bernardis, R. Sun, J. Cheng, L. C. Kimerling, and J. Michel, Nature Photon. 2, 433 (2008).

Opt. Express (4)

Phys. Rev. B (2)

C. G. Van de Walle, Phys. Rev. B 39, 1871 (1989).

C. B. à La Guillaume and M. Voos, Phys. Rev. B 7, 1723 (1973).

Phys. Stat. Sol. (a) (2)

R. Rentzsch and I. S. Shlimak, Phys. Stat. Sol. (a) 43, 231 (1977).

W. Barth, M. Bettini, and U. Ostertag, Phys. Stat. Sol. (a) 3, K177 (1970).

Phys. Stat. Sol. (b) (1)

R. W. Martin and R. Sauer, Phys. Stat. Sol. (b) 62, 443 (1974).

Other (1)

O. Madelung, (ed.) Physics of Group IV Elements and III-V Compounds, Landolt-Bornstein: Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology, vol. 17a (Springer, Berlin, 1982).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.