We present evidence for a strong interaction between the conduction band and a narrow resonant band formed by nitrogen states in $\mathrm{Ga}{}_{1\ensuremath{-}x}\mathrm{In}{}_{x}\mathrm{N}{}_{y}\mathrm{As}{}_{1\ensuremath{-}y}$ alloys. The interaction leads to a splitting of the conduction band into two subbands and a reduction of the fundamental band gap. An anticrossing of the extended states of the conduction band of the $\mathrm{Ga}{}_{1\ensuremath{-}x}\mathrm{In}{}_{x}\mathrm{As}$ matrix and the localized nitrogen resonant states is used to model the interaction. Optical transitions associated with the energy minima of the two subbands and the characteristic anticrossing behavior of the transitions under applied hydrostatic pressure have been unambiguously observed using photomodulation spectroscopy. The experimental results are in excellent quantitative agreement with the model.

High-efficiency multijunction or tandem solar cells based on group III–V semiconductor alloys are applied in a rapidly expanding range of space and terrestrial programs. Resistance to high-energy radiation damage is an essential feature of such cells as they power most satellites, including those used for communications, defense, and scientific research. Recently we have shown that the energy gap of In1−xGaxN alloys potentially can be continuously varied from 0.7 to 3.4 eV, providing a full-solar-spectrum material system for multijunction solar cells. We find that the optical and electronic properties of these alloys exhibit a much higher resistance to high-energy (2 MeV) proton irradiation than the standard currently used photovoltaic materials such as GaAs and GaInP, and therefore offer great potential for radiation-hard high-efficiency solar cells for space applications. The observed insensitivity of the semiconductor characteristics to the radiation damage is explained by the location of the band edges relative to the average dangling bond defect energy represented by the Fermi level stabilization energy in In1−xGaxN alloys.

The CUORE experiment, a ton-scale cryogenic bolometer array, recently began operation at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italy. The array represents a significant advancement in this technology, and in this work we apply it for the first time to a high-sensitivity search for a lepton-number--violating process: $^{130}$Te neutrinoless double-beta decay. Examining a total TeO$_2$ exposure of 86.3 kg$\cdot$yr, characterized by an effective energy resolution of (7.7 $\pm$ 0.5) keV FWHM and a background in the region of interest of (0.014 $\pm$ 0.002) counts/(keV$\cdot$kg$\cdot$yr), we find no evidence for neutrinoless double-beta decay. The median statistical sensitivity of this search is $7.0\times10^{24}$ yr. Including systematic uncertainties, we place a lower limit on the decay half-life of $T^{0\nu}_{1/2}$($^{130}$Te) > $1.3\times 10^{25}$ yr (90% C.L.). Combining this result with those of two earlier experiments, Cuoricino and CUORE-0, we find $T^{0\nu}_{1/2}$($^{130}$Te) > $1.5\times 10^{25}$ yr (90% C.L.), which is the most stringent limit to date on this decay. Interpreting this result as a limit on the effective Majorana neutrino mass, we find $m_{\beta\beta}<(110 - 520)$ meV, where the range reflects the nuclear matrix element estimates employed.

We report the results of a search for neutrinoless double-beta decay in a 9.8 kg yr exposure of (130)Te using a bolometric detector array, CUORE-0. The characteristic detector energy resolution and background level in the region of interest are 5.1±0.3 keV FWHM and 0.058±0.004(stat)±0.002(syst)counts/(keV kg yr), respectively. The median 90% C.L. lower-limit half-life sensitivity of the experiment is 2.9×10(24) yr and surpasses the sensitivity of previous searches. We find no evidence for neutrinoless double-beta decay of (130)Te and place a Bayesian lower bound on the decay half-life, T(1/2)(0ν)>2.7×10(24) yr at 90% C.L. Combining CUORE-0 data with the 19.75 kg yr exposure of (130)Te from the Cuoricino experiment we obtain T(1/2)(0ν)>4.0×10(24) yr at 90% C.L. (Bayesian), the most stringent limit to date on this half-life. Using a range of nuclear matrix element estimates we interpret this as a limit on the effective Majorana neutrino mass, m(ββ)<270-760 meV.