Electrical devices based on Erbium (Er) doping of silicon nitride have been fabricated by reactive cosputtering and intense, room temperature Er electroluminescence was observed in the visible (527, 550, and 660 nm) and near-infrared (980 and 1535 nm) spectral ranges at low injection voltages ( EL turn on). The electrical transport mechanism in these devices was investigated and the excitation cross section for the 1535 nm Er emission was measured under electrical pumping, resulting in a value comparable to optical pumping. These results indicate that Er-doped silicon nitride has a large potential for the engineering of light sources compatible with Si technology.
REFERENCES
1.
L. C.
Kimerling
, L.
Dal Negro
, S.
Saini
, Y.
Yi
, D.
Ahn
, S.
Akiyama
, D.
Cannon
, J.
Liu
, J. G.
Sandland
, D.
Sparacin
, J.
Michel
, K.
Wada
, and M. R.
Watts
, in Silicon Photonics
, edited by D. J.
Lockwood
and L.
Pavesi
(Springer
, New York
, 2004
).2.
B.
Zheng
, J.
Michel
, F. Y. G.
Ren
, L. C.
Kimerling
, D. C.
Jacobson
, and J. M.
Poate
, Appl. Phys. Lett.
64
, 2842
(1994
).3.
A.
Irrera
, F.
Iacona
, G.
Franzo
, M.
Miritello
, R.
Lo Savio
, M. E.
Castagna
, S.
Coffa
, and F.
Priolo
, J. Appl. Phys.
107
, 054302
(2010
).4.
O.
Jambois
, F.
Gourbilleau
, A. J.
Kenyon
, J.
Montserrat
, R.
Rizk
, and B.
Garrido
, Opt. Express
18
, 2230
(2010
).5.
A.
Kanjilal
, L.
Rebohle
, W.
Skorupa
, and M.
Helm
, Appl. Phys. Lett.
94
, 101916
(2009
).6.
F.
Iacona
, D.
Pacifici
, A.
Irrera
, M.
Miritello
, G.
Franzo
, F.
Priolo
, D.
Sanfilippo
, G.
Di Stefano
, and P. G.
Falica
, Appl. Phys. Lett.
81
, 3242
(2002
).7.
M.
Wang
, J.
Huang
, Z.
Yuan
, A.
Anopchenko
, D.
Li
, D.
Yang
, and L.
Pavesi
, J. Appl. Phys.
104
, 083505
(2008
).8.
N. M.
Park
, T. S.
Kim
, and S. J.
Park
, Appl. Phys. Lett.
78
, 2575
(2001
).9.
R.
Li
, S.
Yerci
, and L.
Dal Negro
, Appl. Phys. Lett.
95
, 041111
(2009
).10.
R.
Li
, J. R.
Schneck
, J.
Warga
, L.
Ziegler
, and L.
Dal Negro
, Appl. Phys. Lett.
93
, 091119
(2008
).11.
Y.
Gong
, M.
Makarova
, S.
Yerci
, R.
Li
, M.
Stevens
, B.
Baek
, S. W.
Nam
, L.
Dal Negro
, and J.
Vuckovic
, Opt. Express
18
, 13863
(2010
).12.
Y.
Gong
, M.
Makarova
, S.
Yerci
, R.
Li
, M.
Stevens
, B.
Baek
, S. W.
Nam
, L.
Dal Negro
, and J.
Vuckovic
, Opt. Express
18
, 2601
(2010
).13.
A.
Gopinath
, S. V.
Boriskina
, S.
Yerci
, R.
Li
, and L.
Dal Negro
, Appl. Phys. Lett.
96
, 071113
(2010
).14.
Y.
Gong
, S.
Yerci
, R.
Li
, L.
Dal Negro
, and J.
Vuckovic
, Opt. Express
17
, 20642
(2009
).15.
J.
Warga
, R.
Li
, S. N.
Basu
, and L.
Dal Negro
, Appl. Phys. Lett.
93
, 151116
(2008
).16.
S.
Yerci
, R.
Li
, S. O.
Kucheyev
, T.
van Buuren
, S. N.
Basu
, and L. D.
Negro
, Appl. Phys. Lett.
95
, 031107
(2009
).17.
O.
Jambois
, Y.
Berencen
, K.
Hijazi
, M.
Wojdak
, A. J.
Kenyon
, F.
Gourbilleau
, R.
Rizk
, and B.
Garrido
, J. Appl. Phys.
106
, 063526
(2009
).18.
S.
Habermehl
and C.
Carmignani
, Appl. Phys. Lett.
80
, 261
(2002
).19.
We believe that one reason for the higher turn-on voltage for 980 nm peak is the lower quantum efficiency of the detector and the experimental system at 980 nm.
20.
D.
Pacifici
, G.
Franzo
, F.
Priolo
, F.
Iacona
, and L.
Dal Negro
, Phys. Rev. B
67
, 245301
(2003
).21.
S.
Coffa
, G.
Franzo
, and F.
Priolo
, Appl. Phys. Lett.
69
, 2077
(1996
).22.
S.
Yerci
, R.
Li
, S. O.
Kucheyev
, T.
van Buuren
, S. N.
Basu
, and L. D.
Negro
, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
16
, 114
(2010
).23.
G.
Franzò
, S.
Coffa
, F.
Priolo
, and C.
Spinella
, J. Appl. Phys.
81
, 2784
(1997
).© 2010 American Institute of Physics.
2010
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.