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2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

23. Temperature-Insensitive Band-Gap III-V Semiconductors: Tl-III-V and III-V-Bi

verfasst von : Hajime Asahi

Erschienen in: Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

Thallium-containing III-V (Tl-III-V) and bismuth-containing III-V (III-V-Bi) alloy semiconductors were first proposed as novel functional semiconductors. They are alloys consisting of semiconductors (III-V) and semimetals (Tl-V, III-Bi), and are important materials for the fabrication of temperature-insensitive lasing wavelength laser diodes as well as long wavelength infrared (LWIR) optical devices. However, the growth conditions for alloys containing Tl and Bi are very strict and the growth windows are narrow. In this chapter, the expected properties of these semiconductors and the experimental results for the growth, characterization, and device applications are described.

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Literatur
23.1
Zurück zum Zitat K. Oe, H. Asai: IEICE Trans. Electron. E79-C, 1751 (1996) K. Oe, H. Asai: IEICE Trans. Electron. E79-C, 1751 (1996)
23.2
Zurück zum Zitat D. Long: Energy Band in Semiconductors (Wiley, New York 1968) D. Long: Energy Band in Semiconductors (Wiley, New York 1968)
23.3
Zurück zum Zitat W.S. Pelouch, L.A. Schline: Appl. Phys. Lett. 68, 1389 (1996) W.S. Pelouch, L.A. Schline: Appl. Phys. Lett. 68, 1389 (1996)
23.4
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Zurück zum Zitat H. Asahi, K. Yamamoto, K. Iwata, S. Gonda, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 35, L876 (1996) H. Asahi, K. Yamamoto, K. Iwata, S. Gonda, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 35, L876 (1996)
23.7
Zurück zum Zitat H. Asahi: Compound Semicond. 2, 34 (1996) H. Asahi: Compound Semicond. 2, 34 (1996)
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Zurück zum Zitat A. Sher, M. van Schilfgaarde, S. Krishnamurthy, M.A. Berding, A.B. Chen: J. Electron. Matter. 24, 1119 (1995) A. Sher, M. van Schilfgaarde, S. Krishnamurthy, M.A. Berding, A.B. Chen: J. Electron. Matter. 24, 1119 (1995)
23.10
Zurück zum Zitat A.B. Chen, M. van Schilfgaarde, A. Sher: J. Electron. Matter. 22, 843 (1993) A.B. Chen, M. van Schilfgaarde, A. Sher: J. Electron. Matter. 22, 843 (1993)
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Zurück zum Zitat M. van Schilfgaarde, A.B. Chen, S. Krishnamurthy, A. Sher: Appl. Phys. Lett. 65, 2714 (1994) M. van Schilfgaarde, A.B. Chen, S. Krishnamurthy, A. Sher: Appl. Phys. Lett. 65, 2714 (1994)
23.12
Zurück zum Zitat H. Asahi, K. Yamamoto, M. Fushida, H. Koh, K. Asami, S. Gonda, K. Oe:Proc. 9th Int. Conf. InP Relat. Mater. (1997) pp. 448–451 H. Asahi, K. Yamamoto, M. Fushida, H. Koh, K. Asami, S. Gonda, K. Oe:Proc. 9th Int. Conf. InP Relat. Mater. (1997) pp. 448–451
23.13
Zurück zum Zitat H.J. Lee, A. Mizobata, O. Maeda, K. Konishi, K. Asami, H. Asahi: Jpn. J. Appl. Phys. 41, 1016 (2002) H.J. Lee, A. Mizobata, O. Maeda, K. Konishi, K. Asami, H. Asahi: Jpn. J. Appl. Phys. 41, 1016 (2002)
23.14
Zurück zum Zitat M.A. Berding, M. van Schilfgaarde, A. Sher, M.J. Antonell, C.R. Abernathy: J. Electron. Matter. 26, 683 (1997) M.A. Berding, M. van Schilfgaarde, A. Sher, M.J. Antonell, C.R. Abernathy: J. Electron. Matter. 26, 683 (1997)
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Zurück zum Zitat W. Mönch: Appl. Phys. Lett. 71, 1231 (1997) W. Mönch: Appl. Phys. Lett. 71, 1231 (1997)
23.16
Zurück zum Zitat M. Kondow, M.C. Larson, T. Kitatani, K. Nakahara, K. Uomi:Proc. Conf. Indium Phosphide Relat. Mater. (1998) p. 233 M. Kondow, M.C. Larson, T. Kitatani, K. Nakahara, K. Uomi:Proc. Conf. Indium Phosphide Relat. Mater. (1998) p. 233
23.17
Zurück zum Zitat C.K. Kim, T. Miyamoto, Y.H. Lee: Jpn. J. Appl. Phys. 37, 5994 (1998) C.K. Kim, T. Miyamoto, Y.H. Lee: Jpn. J. Appl. Phys. 37, 5994 (1998)
23.18
Zurück zum Zitat Y.H. Choi, C. Besikci, R. Sudharsanan, M. Razeghi: Appl. Phys. Lett. 63, 361 (1993) Y.H. Choi, C. Besikci, R. Sudharsanan, M. Razeghi: Appl. Phys. Lett. 63, 361 (1993)
23.19
Zurück zum Zitat K.T. Huang, R.M. Cohen, G.B. Stringfellow: J. Cryst. Growth 156, 320 (1995) K.T. Huang, R.M. Cohen, G.B. Stringfellow: J. Cryst. Growth 156, 320 (1995)
23.20
Zurück zum Zitat N.H. Karam, R. Sudharsanan, T. Parodos, M.A. Dodd: J. Electron. Matter. 25, 1209 (1996) N.H. Karam, R. Sudharsanan, T. Parodos, M.A. Dodd: J. Electron. Matter. 25, 1209 (1996)
23.21
Zurück zum Zitat K. Yamamoto, H. Asahi, M. Fushida, K. Iwata, S. Gonda: J. Appl. Phys. 81, 1704 (1997) K. Yamamoto, H. Asahi, M. Fushida, K. Iwata, S. Gonda: J. Appl. Phys. 81, 1704 (1997)
23.22
Zurück zum Zitat H. Asahi, M. Fushida, K. Yamamoto, K. Iwata, H. Koh, K. Asami, S. Gonda, K. Oe: J. Cryst. Growth 175/176, 1195 (1997) H. Asahi, M. Fushida, K. Yamamoto, K. Iwata, H. Koh, K. Asami, S. Gonda, K. Oe: J. Cryst. Growth 175/176, 1195 (1997)
23.23
Zurück zum Zitat M. Fushida, H. Asahi, K. Yamamoto, H. Koh, K. Asami, S. Gonda, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 36, L665 (1997) M. Fushida, H. Asahi, K. Yamamoto, H. Koh, K. Asami, S. Gonda, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 36, L665 (1997)
23.24
Zurück zum Zitat H. Koh, H. Asahi, M. Fushida, K. Yamamoto, K. Asami, S. Gonda, K. Oe: J. Cryst. Growth 188, 107 (1998) H. Koh, H. Asahi, M. Fushida, K. Yamamoto, K. Asami, S. Gonda, K. Oe: J. Cryst. Growth 188, 107 (1998)
23.25
Zurück zum Zitat K. Takenaka, H. Asahi, H. Koh, K. Asami, S. Gonda, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 38, 1078 (1999) K. Takenaka, H. Asahi, H. Koh, K. Asami, S. Gonda, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 38, 1078 (1999)
23.26
Zurück zum Zitat M.J. Antonell, C.R. Abernathy, A. Sher, M. Berding, M. van Schilfgaarde, A. Sanjuro, K. Wong: J. Cryst. Growth 188, 13 (1998) M.J. Antonell, C.R. Abernathy, A. Sher, M. Berding, M. van Schilfgaarde, A. Sanjuro, K. Wong: J. Cryst. Growth 188, 13 (1998)
23.27
Zurück zum Zitat M.D. Lange, D.F. Storm, T. Cole: J. Electron. Matter. 27, 36 (1998) M.D. Lange, D.F. Storm, T. Cole: J. Electron. Matter. 27, 36 (1998)
23.28
Zurück zum Zitat D.L. Lubyshev, W.Z. Cai, G.L. Catchen, T.S. Mayer, D.L. Miller:Proc. IEEE 24th Intern. Symp. Compound Semicond. (1997) p. 125 D.L. Lubyshev, W.Z. Cai, G.L. Catchen, T.S. Mayer, D.L. Miller:Proc. IEEE 24th Intern. Symp. Compound Semicond. (1997) p. 125
23.29
Zurück zum Zitat M. Razeghi, J.D. Kim, S.J. Park, Y.H. Choi, D. Wu, E. Michel, J. Xu, E. Bigan: Inst. Phys. Conf. Ser. 145, 1085 (1996) M. Razeghi, J.D. Kim, S.J. Park, Y.H. Choi, D. Wu, E. Michel, J. Xu, E. Bigan: Inst. Phys. Conf. Ser. 145, 1085 (1996)
23.30
Zurück zum Zitat J.D. Kim, E. Michel, S. Park, J. Xu, S. Javadpour, M. Razeghi: Appl. Phys. Lett. 69, 343 (1996) J.D. Kim, E. Michel, S. Park, J. Xu, S. Javadpour, M. Razeghi: Appl. Phys. Lett. 69, 343 (1996)
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Zurück zum Zitat P.T. Staveteig, Y.H. Choi, G. Labeyrie, E. Bigan, M. Razeghi: Appl. Phys. Lett. 64, 60 (1994) P.T. Staveteig, Y.H. Choi, G. Labeyrie, E. Bigan, M. Razeghi: Appl. Phys. Lett. 64, 60 (1994)
23.32
Zurück zum Zitat M.J. Antonell, C.R. Abernathy, A. Sher, M. Berding, M. van Schilfgaarde:Proc. of 9th Intern. Conf. InP Relat. Mater. (1997) pp. 444–447 M.J. Antonell, C.R. Abernathy, A. Sher, M. Berding, M. van Schilfgaarde:Proc. of 9th Intern. Conf. InP Relat. Mater. (1997) pp. 444–447
23.33
Zurück zum Zitat H. Asahi, H. Koh, K. Takenaka, K. Asami, K. Oe, S. Gonda: J. Cryst. Growth 201/202, 1069 (1999) H. Asahi, H. Koh, K. Takenaka, K. Asami, K. Oe, S. Gonda: J. Cryst. Growth 201/202, 1069 (1999)
23.34
Zurück zum Zitat H. Asahi, K. Takenaka, H. Koh, K. Oe, K. Asami, S. Gonda: Inst. Phys. Conf. Ser. 162, 541 (1999) H. Asahi, K. Takenaka, H. Koh, K. Oe, K. Asami, S. Gonda: Inst. Phys. Conf. Ser. 162, 541 (1999)
23.35
Zurück zum Zitat H. Asahi, S. Hasegawa: IPAP Book 2 (The Institute of Pure and Applied Physics, Tokyo 2005) p. 91 H. Asahi, S. Hasegawa: IPAP Book 2 (The Institute of Pure and Applied Physics, Tokyo 2005) p. 91
23.36
Zurück zum Zitat T. Matsumoto, D. Krishnamurthy, A. Fujiwara, S. Hasegawa, H. Asahi: J. Cryst. Growth 295, 133 (2006) T. Matsumoto, D. Krishnamurthy, A. Fujiwara, S. Hasegawa, H. Asahi: J. Cryst. Growth 295, 133 (2006)
23.37
Zurück zum Zitat K.M. Kim, S. Emura, D. Krishnamurthy, S. Hasegawa, H. Asahi: J. Appl. Phys. 108, 053501 (2010) K.M. Kim, S. Emura, D. Krishnamurthy, S. Hasegawa, H. Asahi: J. Appl. Phys. 108, 053501 (2010)
23.38
Zurück zum Zitat A. Ayabe, H. Asahi, H.J. Lee, O. Maeda, K. Konishi, K. Asami, S. Gonda: Appl. Phys. Lett. 77, 2148 (2000) A. Ayabe, H. Asahi, H.J. Lee, O. Maeda, K. Konishi, K. Asami, S. Gonda: Appl. Phys. Lett. 77, 2148 (2000)
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Zurück zum Zitat A. Imada, H.-J. Lee, A. Fujiwara, S. Emura, S. Hasegawa, H. Asahi: J. Appl. Phys. 94, 6976 (2003) A. Imada, H.-J. Lee, A. Fujiwara, S. Emura, S. Hasegawa, H. Asahi: J. Appl. Phys. 94, 6976 (2003)
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Zurück zum Zitat A. Imada, H.J. Lee, A. Fujiwara, T. Mukai, H. Asahi: Appl. Phys. Lett. 84, 4212 (2004) A. Imada, H.J. Lee, A. Fujiwara, T. Mukai, H. Asahi: Appl. Phys. Lett. 84, 4212 (2004)
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Zurück zum Zitat E. Zielinski, H. Schweizer, K. Streubel, H. Eisele, G. Weimann: J. Appl. Phys. 59, 2196 (1986) E. Zielinski, H. Schweizer, K. Streubel, H. Eisele, G. Weimann: J. Appl. Phys. 59, 2196 (1986)
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Zurück zum Zitat A. Fujiwara, H.J. Lee, A. Imada, S. Hasegawa, H. Asahi: Jpn. J. Appl. Phys. 42, L1359 (2003) A. Fujiwara, H.J. Lee, A. Imada, S. Hasegawa, H. Asahi: Jpn. J. Appl. Phys. 42, L1359 (2003)
23.43
Zurück zum Zitat A. Fujiwara, D. Krishnamurthy, T. Matsumoto, S. Hasegawa, H. Asahi: J. Cryst. Growth 301, 109 (2007) A. Fujiwara, D. Krishnamurthy, T. Matsumoto, S. Hasegawa, H. Asahi: J. Cryst. Growth 301, 109 (2007)
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Zurück zum Zitat M. Yoshimoto, K. Oe: Molecular beam epitaxy of GaAsBi and related alloys. In: Molecular Beam Epitaxy, ed. by M. Henini (Elsevier, Oxford 2013) p. 159 M. Yoshimoto, K. Oe: Molecular beam epitaxy of GaAsBi and related alloys. In: Molecular Beam Epitaxy, ed. by M. Henini (Elsevier, Oxford 2013) p. 159
23.45
Zurück zum Zitat B. Joukoff, A.M. Jean-Louis: J. Cryst. Growth 12, 169 (1972) B. Joukoff, A.M. Jean-Louis: J. Cryst. Growth 12, 169 (1972)
23.46
Zurück zum Zitat J.L. Zilko, J.E. Greene: J. Appl. Phys. 51, 1549 (1980) J.L. Zilko, J.E. Greene: J. Appl. Phys. 51, 1549 (1980)
23.47
Zurück zum Zitat K. Oe, S. Ando, K. Sugiyama: Jpn. J. Appl. Phys. 20, L303 (1981) K. Oe, S. Ando, K. Sugiyama: Jpn. J. Appl. Phys. 20, L303 (1981)
23.48
Zurück zum Zitat A.J. Noreika, W.J. Takei, M.H. Francombe: J. Appl. Phys. 53, 4932 (1982) A.J. Noreika, W.J. Takei, M.H. Francombe: J. Appl. Phys. 53, 4932 (1982)
23.49
Zurück zum Zitat Y.K. Ma, Z.M. Fang, D.H. Jaw, R.M. Cohen, G.B. Stringfellow: Appl. Phys Lett. 55, 2420 (1989) Y.K. Ma, Z.M. Fang, D.H. Jaw, R.M. Cohen, G.B. Stringfellow: Appl. Phys Lett. 55, 2420 (1989)
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Zurück zum Zitat H. Ofuchi, T. Kubo, M. Tabuchi, Y. Takeda, H. Okamoto, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 38, 545 (1999) H. Ofuchi, T. Kubo, M. Tabuchi, Y. Takeda, H. Okamoto, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 38, 545 (1999)
23.51
Zurück zum Zitat M. Yoshimoto, T. Fuyuki: Localized states in GaAsBi and GaAs/GaAsB heterostructures. In: Bismuth-Containing Compounds, ed. by H. Li, Z.M. Wang (Springer, New York 2013) pp. 201–224 M. Yoshimoto, T. Fuyuki: Localized states in GaAsBi and GaAs/GaAsB heterostructures. In: Bismuth-Containing Compounds, ed. by H. Li, Z.M. Wang (Springer, New York 2013) pp. 201–224
23.52
Zurück zum Zitat M. Yoshimoto, S. Murata, A. Chayahara, Y. Horino, J. Saraie, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 42, L1235 (2003) M. Yoshimoto, S. Murata, A. Chayahara, Y. Horino, J. Saraie, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 42, L1235 (2003)
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Zurück zum Zitat K. Oe, H. Okamoto: Jpn. J. Appl. Phys. 37, L1283 (1998) K. Oe, H. Okamoto: Jpn. J. Appl. Phys. 37, L1283 (1998)
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Zurück zum Zitat S. Tixier, M. Adamcyk, T. Tiedje, S. Francoeur, A. Mascarenhas, P. Wei, F. Schiettekatte: Appl. Phys. Lett. 82, 2245 (2003) S. Tixier, M. Adamcyk, T. Tiedje, S. Francoeur, A. Mascarenhas, P. Wei, F. Schiettekatte: Appl. Phys. Lett. 82, 2245 (2003)
23.55
Zurück zum Zitat P. Laukkannen, M.P.J. Punkkinen, H.-P. Komsa, M. Ahola-Tuomi, K. Kokko, M. Kuzumin, J. Adell, J. Sadowski, R.E. Peraelae, M. Ropo, T.T. Rantala, I.J. Vaeyrynen, M. Pessa, L. Vitos, J. Kollar, S. Mirbt, B. Johansson: Phys. Rev. Lett. 100, 086101 (2008) P. Laukkannen, M.P.J. Punkkinen, H.-P. Komsa, M. Ahola-Tuomi, K. Kokko, M. Kuzumin, J. Adell, J. Sadowski, R.E. Peraelae, M. Ropo, T.T. Rantala, I.J. Vaeyrynen, M. Pessa, L. Vitos, J. Kollar, S. Mirbt, B. Johansson: Phys. Rev. Lett. 100, 086101 (2008)
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Zurück zum Zitat M.P.J. Punkkinen, P. Laukkannen, H.-P. Komsa, M. Ahola-Tuomi, M. Raesaenen, K. Kokko, M. Kuzmin, J. Adell, J. Sadowski, R.E. Peraelae, M. Ropo, T.T. Rantala, I.J. Vaeyrynen, M. Pessa, L. Vitos, J. Kollar, S. Mirbt, B. Johansson: Phys. Rev. B 78, 195304 (2008) M.P.J. Punkkinen, P. Laukkannen, H.-P. Komsa, M. Ahola-Tuomi, M. Raesaenen, K. Kokko, M. Kuzmin, J. Adell, J. Sadowski, R.E. Peraelae, M. Ropo, T.T. Rantala, I.J. Vaeyrynen, M. Pessa, L. Vitos, J. Kollar, S. Mirbt, B. Johansson: Phys. Rev. B 78, 195304 (2008)
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Zurück zum Zitat G. Pettinari, A. Polimeni, M. Capizzi, J.H. Blokland, P.C.M. Christianen, J.C. Maan, E.C. Young, T. Tiedje: Appl. Phys. Lett. 92, 262105 (2008) G. Pettinari, A. Polimeni, M. Capizzi, J.H. Blokland, P.C.M. Christianen, J.C. Maan, E.C. Young, T. Tiedje: Appl. Phys. Lett. 92, 262105 (2008)
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Zurück zum Zitat Y. Tominaga, K. Oe, M. Yosimoto: Appl. Phys. Express 3, 062201 (2010) Y. Tominaga, K. Oe, M. Yosimoto: Appl. Phys. Express 3, 062201 (2010)
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Zurück zum Zitat J. Yoshida, T. Kita, O. Wada, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 42, 371 (2003) J. Yoshida, T. Kita, O. Wada, K. Oe: Jpn. J. Appl. Phys. 42, 371 (2003)
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Zurück zum Zitat T. Fuyuki, K. Yoshida, R. Yoshida, M. Yoshimoto: Appl. Phys. Express 7, 082101 (2014) T. Fuyuki, K. Yoshida, R. Yoshida, M. Yoshimoto: Appl. Phys. Express 7, 082101 (2014)
23.65
Zurück zum Zitat T. Fuyuki, R. Yoshida, K. Yoshida, M. Yoshimoto: Appl. Phys. Lett. 103, 202105 (2013) T. Fuyuki, R. Yoshida, K. Yoshida, M. Yoshimoto: Appl. Phys. Lett. 103, 202105 (2013)
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Zurück zum Zitat P. Ludewig, N. Knaub, N. Hossain, S. Reinhard, L. Nattermann, I.P. Marko, S.R. Jin, H. Hild, S. Chatterjee, W. Stols, S.J. Sweeney, K. Volt: Appl. Phys. Lett. 102, 242115 (2013) P. Ludewig, N. Knaub, N. Hossain, S. Reinhard, L. Nattermann, I.P. Marko, S.R. Jin, H. Hild, S. Chatterjee, W. Stols, S.J. Sweeney, K. Volt: Appl. Phys. Lett. 102, 242115 (2013)
Metadaten
Titel
Temperature-Insensitive Band-Gap III-V Semiconductors: Tl-III-V and III-V-Bi
verfasst von
Hajime Asahi
Copyright-Jahr
2017
Verlag
Springer International Publishing
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-48933-9_23

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