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- ItemContinuous tuning of two-section, single-mode terahertz quantum-cascade lasers by fiber-coupled, near-infrared illumination(New York : American Institute of Physics, 2017) Hempel, Martin; Röben, Benjamin; Niehle, Michael; Schrottke, Lutz; Trampert, Achim; Grahn, Holger T.The dynamical tuning due to rear facet illumination of single-mode, terahertz (THz) quantum-cascade lasers (QCLs) which employ distributed feedback gratings are compared to the tuning of single-mode QCLs based on two-section cavities. The THz QCLs under investigation emit in the range of 3 to 4.7 THz. The tuning is achieved by illuminating the rear facet of the QCL with a fiber-coupled light source emitting at 777 nm. Tuning ranges of 5.0 and 11.9 GHz under continuous-wave and pulsed operation, respectively, are demonstrated for a single-mode, two-section cavity QCL emitting at about 3.1 THz, which exhibits a side-mode suppression ratio better than -25 dB.
- ItemThe Interaction of Extended Defects as the Origin of Step Bunching in Epitaxial III–V Layers on Vicinal Si(001) Substrates(Weinheim : Wiley-VCH, 2019) Niehle, Michael; Rodriguez, Jean-Baptiste; Cerutti, Laurent; Tournié, Eric; Trampert, AchimSeveral nanometer high steps are observed by (scanning) transmission electron microscopy at the surface and interfaces in heteroepitaxially grown III–Sb layers on vicinal Si(001) substrates. Their relations with antiphase boundaries (APBs) and threading dislocations (TDs) are elaborated. An asymmetric number density of TDs on symmetry-equivalent {111} lattice planes is revealed and explained according to the substrate miscut and the lattice misfit in the heteroepitaxial material system. Finally, a step bunching mechanism is proposed based on the interplay of APBs, TDs, and the vicinal surface of the miscut substrate.
- ItemDelayed crystallization of ultrathin Gd2O3 layers on Si(111) observed by in situ X-ray diffraction(London : BioMed Central, 2012) Hanke, Michael; Kaganer, Vladimir M.; Bierwagen, Oliver; Niehle, Michael; Trampert, AchimWe studied the early stages of Gd2O3 epitaxy on Si(111) in real time by synchrotron-based, high-resolution X-ray diffraction and by reflection high-energy electron diffraction. A comparison between model calculations and the measured X-ray scattering, and the change of reflection high-energy electron diffraction patterns both indicate that the growth begins without forming a three-dimensional crystalline film. The cubic bixbyite structure of Gd2O3 appears only after a few monolayers of deposition.
- ItemFano-like resonances sustained by Si doped InAsSb plasmonic resonators integrated in GaSb matrix(Washington, DC : Optical Society of America, 2015) Taliercio, Thierry; Guilengui, Vilianne NTsame; Cerutti, Laurent; Rodriguez, Jean-Baptiste; Barho, Franziska; Rodrigo, Maria-José Milla; Gonzalez-Posada, Fernando; Tournié, Eric; Niehle, Michael; Trampert, AchimBy using metal-free plasmonics, we report on the excitation of Fano-like resonances in the mid-infrared where the Fano asymmetric parameter, q, varies when the dielectric environment of the plasmonic resonator changes. We use silicon doped InAsSb alloy deposited by molecular beam epitaxy on GaSb substrate to realize the plasmonic resonators exclusively based on semiconductors. We first demonstrate the possibility to realize high quality samples of embedded InAsSb plasmonic resonators into GaSb host using regrowth technique. The high crystalline quality of the deposited structure is confirmed by scanning transmission electron microscopy (STEM) observation. Second, we report Fano-like resonances associated to localized surface plasmons in both cases: uncovered and covered plasmonic resonators, demonstrating a strong line shape modification. The optical properties of the embedded structures correspond to those modeled by finite-difference time-domain (FDTD) method and by a model based on Fano-like line shape. Our results show that all-semiconductor plasmonics gives the opportunity to build new plasmonic structures with embedded resonators of highly doped semiconductor in a matrix of un-doped semiconductor for mid-IR applications.
- ItemElectron tomography and microscopy on semiconductor heterostructures(Berlin : Humboldt-Universität zu Berlin, 2016) Niehle, MichaelElektronentomographie erlaubt die dreidimensionale (3D) Charakterisierung von Kristalldefekten auf der Nanometerskala. Die Anwendung in der Forschung an epitaktischen Halbleiterheterostrukturen ist bisher nicht durchgesetzt worden, obwohl kleiner werdende Bauteile mit zunehmend dreidimensionaler Struktur entsprechende Untersuchungen verlangen, um die Beziehung von Struktur und physikalischen Eigenschaften in entsprechenden Materialsystemen zu verstehen. Die vorliegende Arbeit demonstriert die konsequente Anwendung der Elektronentomographie auf eine III-Sb basierte Laser- und eine 3D (In,Ga)N/GaN Nanosäulenheterostruktur. Die unerlässliche Zielpräparation von Proben mittels FIB-SEM-Zweistrahlmikroskops wird herausgestellt. Die kontrollierte Orientierung der Probe während der Präparation und die sorfältige Auswahl eines Abbildungsverfahrens im STEM werden detailliert beschrieben. Die umfassende räumliche Mikrostrukturanalyse einer antimonidbasierten Schichtstruktur folgt der Dimensionalität von Kristalldefekten. Die Facettierung und Lage einer Pore (3D Defekt), deren Auftreten in der MBE gewachsenen GaSb-Schicht untypisch ist, werden bestimmt. Das Zusammenspiel von anfänglich abgeschiedenen AlSb-Inseln auf dem Si-Substrat, der Ausbildung eines Fehlversetzungsnetzwerkes an der Grenzfläche der Heterostruktur (2D Defekt) und dem Auftreten von Durchstoßversetzungen wird mit Hilfe der Kombination tomographischer und komplementärer TEM-/STEM-Ergebnisse untersucht. Die räumliche Anordnung von Versetzungen (1D Defekte), die das ganze Schichtsystem durchziehen, wird mit Elektronentomographie offenbart. Die Wechselwirkung dieser Versetzungen mit Antiphasengrenzen und anderen Liniendefekten sind ein einzigartiges Ergebnis der Elektronentomographie. Abschließend sind Unterschiede im Indiumgehalt und in der Schichtdicke von (In,Ga)N-Einschlüssen auf verschiedenen Facetten schief aufgewachsener GaN-Nanosäulen einmalig per Elektronentomographie herausgearbeitet worden.