Greatly enhanced blue emission was observed at room temperature in the single-crystal silicon with HfO2 filled into its microcavities. The broad blue band light was emitted from both the HfO2 dielectric and the porous Si. The ferroelectricity of HfO2 enhances the blue emission from Si by its filling into the microcaivities. At the same time, HfO2 contributes to the light emission for the transitions of the defect levels for oxygen vacancy. The observation of greatly enhanced blue light emission of the porous Si filled with HfO2 dielectric is remarkable as both HfO2 and Si are highly compatible with Si-based electronic industry.
References
1.
A.
Vinattieri
, F.
Batignani
, F.
Bogani
, M.
Meneghini
, G.
Meneghesso
, E.
Zanoni
, D.
Zhu
, and C. J.
Humphreys
, AIP Conf. Proc.
1583
, 282
(2014
).2.
Y.
Yang
and Y.
Zeng
, J. Appl. Phys.
117
, 035705
(2015
).3.
Y.
Yang
, J.
Wang
, J.
Li
, and Y.
Zeng
, J. Appl. Phys.
115
, 233102
(2014
).4.
M. A.
Green
, J.
Zhao
, A.
Wang
, P. J.
Reece
, and M.
Gal
, Nature
412
, 805
–808
(2001
).5.
C.-C.
Lin
and Y.
Kuo
, Appl. Phys. Lett.
106
, 121107
(2015
).6.
M. J.
Sailor
and K. L.
Kavanagh
, Adv. Mater.
4
, 432
(1992
).7.
V. M.
Asnin
, N. S.
Averkiev
, A. B.
Churilov
, and I. I.
Markov
, Solid State Commun.
87
, 817
(1993
).8.
S.
Nomura
, X.
Zhao
, O.
Schoenfeld
, K.
Misawa
, T.
Kobayashi
, Y.
Aoyagi
, and T.
Sugano
, Solid State Commun.
92
, 665
(1994
).9.
Z. Y.
Xu
, M.
Gal
, and M.
Gross
, Appl. Phys. Lett.
60
, 1375
(1992
).10.
T. S.
Böscke
, J.
Müller
, D.
Bräuhaus
, U.
Schröder
, and U.
Böttger
, Appl. Phys. Lett.
99
, 102903
(2011
).11.
P. D.
Lomenzo
, Q.
Takmeel
, C.
Zhou
, C. M.
Fancher
, E.
Lambers
, N. G.
Rudawski
, J. L.
Jones
, S.
Moghaddam
, and T.
Nishida
, J. Appl. Phys.
117
, 134105
(2015
).12.
T.
Shimizu
, T.
Yokouchi
, T.
Oikawa
, T.
Shiraishi
, T.
Kiguchi
, A.
Akama
, T. J.
Konno
, A.
Gruverman
, and H.
Funakubo
, Appl. Phys. Lett.
106
, 112904
(2015
).13.
R.
Materlik
, C.
Kunneth
, and A.
Kersch
, J. Appl. Phys.
117
, 134109
(2015
).14.
M. H.
Park
, Y. H.
Lee
, H. J.
Kim
, Y. J.
Kim
, T.
Moon
, K. D.
Kim
, J.
Müller
, A.
Kersch
, U.
Schroeder
, T.
Mikolajick
, and C.
Seong Hwang
, Adv. Mater.
27
, 1811
(2015
).15.
K.
Tomida
, K.
Kita
, and A.
Toriumi
, Appl. Phys. Lett.
89
, 142902
(2006
).16.
M. H.
Park
, H. J.
Kim
, Y. J.
Kim
, T.
Moon
, K. D.
Kim
, Y. H.
Lee
, S. D.
Hyun
, and C. S.
Hwang
, J. Mater. Chem. C
3
, 6291
(2015
).17.
R.
Jiang
and Z.
Li
, Semicond. Sci. Technol.
24
, 065006
(2009
).18.
S.
Mueller
, J.
Mueller
, A.
Singh
, S.
Riedel
, J.
Sundqvist
, U.
Schroeder
, and T.
Mikolajick
, Adv. Funct. Mater.
22
, 2412
(2012
).19.
J.
Muller
, T. S.
Boscke
, U.
Schroder
, R.
Hoffmann
, T.
Mikolajick
, and L.
Frey
, IEEE Electron Device Lett.
33
, 185
(2012
).20.
J.
Müller
, T. S.
Böscke
, U.
Schröder
, S.
Mueller
, D.
Bräuhaus
, U.
Böttger
, L.
Frey
, and T.
Mikolajick
, Nano Lett.
12
, 4318
(2012
).21.
X.
Sang
, E. D.
Grimley
, T.
Schenk
, U.
Schroeder
, and J. M.
LeBeau
, Appl. Phys. Lett.
106
, 162905
(2015
).22.
U.
Schroeder
, S.
Mueller
, J.
Mueller
, E.
Yurchuk
, D.
Martin
, C.
Adelmann
, T.
Schloesser
, R.
van Bentum
, and T.
Mikolajick
, J. Solid State Sci. Technol.
2
, N69
(2013
).23.
J.
Muller
, U.
Schroder
, T. S.
Boscke
, I.
Muller
, U.
Bottger
, L.
Wilde
, J.
Sundqvist
, M.
Lemberger
, P.
Kucher
, T.
Mikolajick
, and L.
Frey
, J. Appl. Phys.
110
, 114113
(2011
).24.
U.
Schroeder
, E.
Yurchuk
, J.
Muller
, D.
Martin
, T.
Schenk
, P.
Polakowski
, C.
Adelmann
, M. I.
Popovici
, S. V.
Kalinin
, and T.
Mikolajick
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
53
, 08LE02
(2014
).25.
A. G.
Cullis
and L. T.
Canham
, Nature
353
, 335
–338
(1991
).26.
P. D.
Lomenzo
, Q.
Tak meel
, C.
Zhou
, Y.
Liu
, C. M.
Fancher
, J. L.
Jones
, S.
Moghaddam
, and T.
Nishida
, Appl. Phys. Lett.
105
, 072906
(2014
).27.
K.
Xiong
, J.
Robertson
, M. C.
Gibson
, and S. J.
Clark
, Appl. Phys. Lett.
87
, 183505
(2005
).28.
R.
Jiang
, E.
Xie
, and Z.
Wang
, Appl. Phys. Lett.
89
, 142907
(2006
).29.
R.
Jiang
, E.
Xie
, Z.
Chen
, and Z.
Zhang
, Appl. Surf. Sci.
253
, 2421
–2424
(2006
).30.
Y.
Zhang
, Y. Y.
Shao
, X. B.
Lu
, M.
Zeng
, Z.
Zhang
, X. S.
Gao
, X. J.
Zhang
, J.-M.
Liu
, and J. Y.
Dai
, Appl. Phys. Lett.
105
, 172902
(2014
).31.
K.
Kita
and A.
Toriumi
, Appl. Phys. Lett.
94
, 132902
(2009
).32.
A.
Toriumi
, K.
Kita
, K.
Tomida
, and Y.
Yamamoto
, ECS Trans.
1
, 185
–197
(2006
).33.
H.
Morioka
, K.
Saito
, S.
Yokoyama
, T.
Oikawa
, T.
Kurosawa
, and H.
Funakubo
, J. Mater. Sci.
44
, 5318
–5324
(2009
).34.
T. V.
Perevalov
, V. S.
Aliev
, V. A.
Gritsenko
, A. A.
Saraev
, and V.
Kaichev
, Microelectron. Eng.
109
, 21
(2013
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
