Journal of Experimental and Theoretical PhysicsJournal of Experimental and Theoretical Physics0044-45103034-641XRussian Academy of Science10.7868/S3034641X2503006XTEORIYa VNUTRIZONNYKh OPTIChESKIKh PEREKhODOV V NANOKRISTALLAKh KREMNIYa S ATOMOM VISMUTAТЕОРИЯ ВНУТРИЗОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ПЕРЕХОДОВ В НАНОКРИСТАЛЛАХ КРЕМНИЯ С АТОМОМ ВИСМУТАMaksimovaG. M.МаксимоваГ. М. maksimova_g_m_noemail@ras.ruFomichevC. A.ФомичевC. А. fomichev_c_a_noemail@ras.ruBurdovV. A.БурдовВ. А. burdov_v_a_noemail@ras.ruНижегородский государственный университет им. Н. И. ЛобачевскогоНижегородский государственный университет им. Н. И. ЛобачевскогоНижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского070320251673353361

Обсуждается модель эффективной световой эмиссии видимого диапазона в слаболегированных висмутом нанокристаллах кремния (один донор на нанокристалл), осуществляемая за счет внутризонных электронных переходов триплет–синглет. Показано, что для нанокристаллов размерами 2–3 нм имеет место сильное расщепление уровней в нижней части энергетического спектра зоны проводимости за счет короткодействующего потенциала иона Bi. Оптически активными оказываются переходы из двух нижних триплетных состояний в основное (синглетное) состояние. При этом скорость переходов может превышать 107 с−1.

Обсуждается модель эффективной световой эмиссии видимого диапазона в слаболегированных висмутом нанокристаллах кремния (один донор на нанокристалл), осуществляемая за счет внутризонных электронных переходов триплет–синглет. Показано, что для нанокристаллов размерами 2–3 нм имеет место сильное расщепление уровней в нижней части энергетического спектра зоны проводимости за счет короткодействующего потенциала иона Bi. Оптически активными оказываются переходы из двух нижних триплетных состояний в основное (синглетное) состояние. При этом скорость переходов может превышать 107 с−1.

В. А. Бурдов и С. А. Фомичев выражают благодарность Российскому научному фонду (грант№ 23-22-00275) за финансовую поддержку. Г. М. Максимова была поддержана Министерством науки и высшего образования РФ в рамках госзадания FSWR-2023-0035.В. А. Бурдов и С. А. Фомичев выражают благодарность Российскому научному фонду (грант№ 23-22-00275) за финансовую поддержку. Г. М. Максимова была поддержана Министерством науки и высшего образования РФ в рамках госзадания FSWR-2023-0035.S. G. Pavlov, H. W. H¨ubers, J. N. Hovenier, T. O. Klaassen, D. A. Carder, P. J. Phillips, B. Redlich, H. Riemann, R. Kh. Zhukavin, and V. N. Shastin, Phys. Rev. Lett. 96, 037404 (2006).S. G. Pavlov, H. W. H¨ubers, U. B¨ottger, R. Kh. Zhukavin, V. N. Shastin, J. N. Hovenier, B. Redlich, N. V. Abrosimov, and H. Riemann, Appl. Phys. Lett. 92, 091111 (2008).S. G. Pavlov, U. B¨ottger, J. N. Hovenier, N. V. Abrosimov, H. Riemann, R. Kh. Zhukavin, V. N. Shastin, B. Redlich, A. F. G. van der Meer, and H. W. H¨ubers, Appl. Phys. Lett. 94, 171112 (2009).S. G. Pavlov, U. B¨ottger, R. Eichholz, N. V. Abrosimov, H. Riemann, V. N. Shastin, B. Redlich, and H. W. H¨ubers, Appl. Phys. Lett. 95, 201110 (2009).V. A. Belyakov, A. I. Belov, A. N. Mikhaylov, D. I. Tetelbaum, and V. A. Burdov, J. Phys.: Condens. Matter 21, 045803 (2009).T. C.-J. Yang, K. Nomoto, B. Puthen-Veettil, Z. Lin, L. Wu, T. Zhang, X. Jia, G. Conibeer, and I. PerezWurfl, Mater. Res. Express 4, 075004 (2017).K. Nomoto, T. C. -J. Yang, A. V. Ceguerra, T. Zhang, Z. Lin, A. Breen, L. Wu, B. Puthen-Veettil, X. Jia, G. Conibeer, I. Perez-Wurfl, and S. P. Ringer, J. Appl. Phys. 122, 025102 (2017).E. Klimesova, K. Kusova, J. Vacik, V. Holy, and I. Pelant, J. Appl. Phys. 112, 064322 (2012).V. A. Belyakov and V. A. Burdov, Phys. Rev. B 79, 035302 (2009).N. V. Derbenyova and V. A. Burdov, J. Appl. Phys. 123, 161598 (2018).N. V. Derbenyova, A. A. Konakov, and V. A. Burdov, J. Lumin. 233, 117904 (2021).V. A. Burdov and M. I. Vasilevskiy, Appl. Sci. 11, 497 (2021).F. Sangghaleh, I. Sychugov, Z. Yang, J. G. C. Veinot, and J. Linnros, ACS Nano 9, 7097 (2015).C. Delerue, M. Lannoo, G. Allan, E. Martin, I. Mihalcescu, J. C. Vial, R. Romestain, F. M¨uller, and A. Bsiesy, Phys. Rev. Lett. 75, 2228 (1995).C. Sevik and C. Bulutay, Phys. Rev. B 77, 125414 (2008).G. Allan and C. Delerue, Phys. Rev. B 66, 233303 (2002).W. Kohn and J. M. Luttinger, Phys. Rev. 97, 1721 (1955).W. Kohn and J. M. Luttinger, Phys. Rev. 98, 915 (1955).Z. Zhou, M. L. Steigerwald, R. A. Friesner, L. Brus, andM. S. Hybertsen, Phys. Rev. B 71, 245308 (2005).N. V. Derbenyova and V. A. Burdov, J. Phys. Chem. C 122, 850 (2018).S. Ossicini, I. Marri, M. Amato, M. Palummo, E. Canadell, and R. Rurali, Faraday Discuss. 222, 217 (2020).V. A. Belyakov and V. A. Burdov, Phys. Lett. A 367, 128 (2007).S. T. Pantelides and C. T. Sah, Phys. Rev. B 10, 621 (1974).В. А. Бурдов,ЖЭТФ 121, 480 (2002)V. A. Burdov, JETP 94, 411 (2002).А. А. Копылов, ФТП 16, 2141 (1982)A. Kopylov, Sov. Phys. Semicond. 16, 1380 (1982).J. L. Ivey and R. L. Mieher, Phys. Rev. B 11, 822 (1975).V. A. Belyakov and V. A. Burdov, Phys. Rev. B 76, 045335 (2007).V. A. Belyakov, V. A. Burdov, R. Lockwood, and A. Meldrum, Adv. Opt. Tech. 2008, 279502 (2008).R. A. Faulkner, Phys. Rev. 184, 713 (1969).A. K. Ramdas and S. Rodriguez, Rep. Prog. Phys. 44, 1297 (1981).A. J. Mayur, M. Dean Sciacca, A. K. Ramdas, and S. Rodriguez, Phys. Rev. B 48, 10893 (1993).U. Bockelmann and G. Bastard, Phys. Rev. B 42, 8947 (1990).T. Inoshita and H. Sakaki, Phys. Rev. B 46, 7260 (1992).R. Heitz, H. Born, F. Guffarth, O. Stier, A. Schliwa, A. Hoffmann, and D. Bimberg, Phys. Rev. B 64, 241305 (2001).J. Urayama, N. B. Norris, J. Singh, and P. Bhattacharya, Phys. Rev. Lett. 86, 4930 (2001).P. Guyot-Sionnest, B. Wehrenberg, and D. Yu, J. Chem. Phys. 123, 074709 (2005).A. J. Nozik, Annu. Rev. Phys. Chem. 52, 193 (2001).С. А. Фомичев, В. А. Бурдов, ФТП 57, 566 (2023)S. A. Fomichev, V. A. Burdov, Semiconductors 57, 551 (2023).A. Thranhardt, C. Ell, G. Khitrova, and H. M. Gibbs, Phys. Rev. B 65, 035327 (2002).