An outstanding puzzle concerning strained-layer semiconductors is that metastable structures can be grown in which exact coherence with the lattice is apparently conserved in layers much thicker than the equilibrium critical thickness. Using standard descriptions of dislocation dynamics and relaxation via plastic flow, a model for the relaxation of an initially coherent metastable strained layer is developed. This model is applied to relief of mismatch strain in the SiGe/Si(100) system, and good agreement with experimental data is found. Furthermore, the combined effect of relaxation kinetics and finite instrumental resolution on the observed critical thickness was calculated. The results successfully reproduce experimental data on metastable critical thickness in the SiGe/Si(100) system.

Abstract Cyclotron radiation emission spectroscopy (CRES) is a modern technique for high-precision energy spectroscopy, in which the energy of a charged particle in a magnetic field is measured via the frequency of the emitted cyclotron radiation. The He6-CRES collaboration aims to use CRES to probe beyond the standard model physics at the TeV scale by performing high-resolution and low-background beta-decay spectroscopy of  6  He and  19  Ne . Having demonstrated the first observation of individual, high-energy (0.1–2.5 MeV) positrons and electrons via their cyclotron radiation, the experiment provides a novel window into the radiation of relativistic charged particles in a waveguide via the time-derivative (slope) of the cyclotron radiation frequency, d f c / d t . We show that analytic predictions for the total cyclotron radiation power emitted by a charged particle in circular and rectangular waveguides are approximately consistent with the Larmor formula, each scaling with the Lorentz factor of the underlying  e ±  as γ 4 . This hypothesis is corroborated with experimental CRES slope data.