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In depth characterization of Ge-Si core-shell nanowires using X-ray coherent diffraction and time resolved pump-probe spectroscopy

Authors :
Laurent Belliard
Pascal Gentile
Cyril Jean
Olivier P. Thomas
Eric Charron
S. Fernandez
Marie-Ingrid Richard
Bernard Perrin
Gestion Territoriale de l'Eau et de l'environnement (UMR GESTE)
École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)
Acoustique pour les nanosciences (INSP-E3)
Institut des Nanosciences de Paris (INSP)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Silicon Nanoelectronics Photonics and Structures (SiNaps)
PHotonique, ELectronique et Ingénierie QuantiqueS (PHELIQS)
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (IM2NP)
Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)
Source :
Journal of Applied Physics, Journal of Applied Physics, American Institute of Physics, 2019, 126 (20), pp.204304. ⟨10.1063/1.5122263⟩, Journal of Applied Physics, 2019, 126 (20), pp.204304. ⟨10.1063/1.5122263⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

International audience; We report on the ultrafast vibrational response of single Ge-Si core-shell nanowires obtained by epitaxial growth and investigated by femtosecond transient reflectivity and coherent x-ray diffraction measurements. The oscillations of the sample reflectivity are correlated with the fundamental breathing mode for wires with a diameter ranging from 150 to 350 nm and compared with solutions of the Navier equation. Taking advantage of a free standing geometry, we are able to get a mechanical quality factor of higher than 80. Coupling electron microscopy and pump and probe investigations with a very high spectral resolution performed on the same wire, we demonstrate that both shell and core diameter fluctuations are revealed and quantified. X-ray coherent diffraction measurements on individual nanowires evidence changes in the Ge-core diameter and different strain states along a single structure.

Details

Language :
English
ISSN :
00218979 and 10897550
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Applied Physics, Journal of Applied Physics, American Institute of Physics, 2019, 126 (20), pp.204304. ⟨10.1063/1.5122263⟩, Journal of Applied Physics, 2019, 126 (20), pp.204304. ⟨10.1063/1.5122263⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....6a47a0d30bfdc4d994a97efcaeb6953e