NERAVNOVESNYE NOSITELI V GETEROSTRUKTURAKh GaN/AlN: DIFFUZIYa V BAR'ERNYKh SLOYaKh I ZAKhVAT V MONOSLOYNYE KVANTOVYE YaMY

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Исследуются спектры катодолюминесценции в ультрафиолетовом диапазоне серии гетероструктур с ультратонкими (1.5 монослоя) квантовыми ямами GaN/AlN, в которых при одинаковой общей толщине 1.5 мкм варьировалась толщина барьерных слоев от 3.7 до 250 нм. Все структуры, выращенные методом плазменно-активированной молекулярно-пучковой эпитаксии на подложках с-сапфира, демонстрировали основной пик катодолюминесценции вблизи значения длины волны 240 нм, который был связан с излучением квантовых дисков, содержащих два монослоя GaN. При этом было обнаружено существенное уменьшение интенсивности излучения с увеличением толщины барьерных слоев (периода повторения). На основе экспериментальных данных и решения уравнения диффузии, учитывающего транспорт неравновесных носителей в барьерных слоях и эффективность их захвата в квантовые ямы, даны качественные оценки длины диффузии и эффективности захвата. Значение первого параметра не превышает 25 нм при комнатной температуре и находится в диапазоне 110–135 нм при температуре 15 К. Эффективность захвата неравновесных носителей в квантовые ямы увеличивается с уменьшением температуры.

References

  1. Q. Cai, H. You, H. Guo et al., Light Sci. Appl. 10, 94 (2021).
  2. L. Guo, Y. Guo, J. Wang et al., J. Semicond. 42, 081801 (2021).
  3. V. K. Sharma and H. V. Demir, ACS Photonics 9, 1513 (2022).
  4. V. Jmerik, V. Kozlovsky, and X. Wang, Nanomaterials 13, 2080 (2023).
  5. Z. Z. Bandic, P .M. Bridger, E. C. Piquette et al., Solid-State Electron. 44, 221 (2000).
  6. S. Yu. Karpov and Y. N. Makarov, Appl. Phys. Lett. 81, 4721 (2002).
  7. O. Brandt, V. M. Kaganer, J. L¨ahnemann et al., Phys. Rev. Appl. 17, 024018 (2022).
  8. E. B. Yakimov, J. Alloys Comp. 627, 344 (2015).
  9. Y. Talochka, R. Aleksieju¯nas, Zˇ. Podlipskas et al., J. Alloys Comp. 969, 172475 (2023).
  10. J. Mickeviˇcius, R. Aleksieju¯nas, M. S. Shur et al., Phys. Status Solidi A 202, 126 (2005).
  11. F. Tabataba-Vakili, T. Wunderer, M. Kneissl et al., Appl. Phys. Lett. 109, 181105 (2016).
  12. T. Matsumoto, S. Iwayama, T. Saito et al., Opt. Express 20, 24320 (2012).
  13. O. Lopatiuk-Tirpak, L. Chernyak, B. A. Borisov et al., Appl. Phys. Lett. 91, 182103 (2007).
  14. T. Malin, A. Gilinsky, V. Mansurov et al., Phys. Status Solidi C 12, 447 (2015).
  15. J. Barjon, J. Brault, B. Daudin et al., J. Appl. Phys. 94, 2755 (2003).
  16. B. Sheng, G. Schmidt, F. Bertram et al., Photonics Res. 8, 610 (2020).
  17. H. Shichijo, R. M. Kolbas, N. Holonyak, Jr. et al., Solid State Commun. 27, 1029 (1978).
  18. J. Y. Tang, K. Hess, N. Holonyak, Jr. et al., J. Appl. Phys. 53, 6043 (1982).
  19. O. Brandt, L. Tapfer, R. Cingolani et al., Phys. Rev. B 41, 12599 (1990).
  20. V. Jmerik, A. Toropov, V. Davydov et al., Phys. Status Solidi (RRL) 15, 2100242 (2021).
  21. С. В. Козырев, А. Я. Шик, Физика и техника полупроводников 19, 1667 (1985) [S. V. Kozyrev and A. Ya. Shik, Sov. Phys. Semicond. 19, 1024 (1985)].
  22. J. A. Brum and G. Bastard, Phys. Rev. B 33, 1420 (1986).
  23. P. W. M. Blom, C. Smit, J. E. M. Haverkort et al., Phys. Rev. B 47, 2072 (1993).
  24. I. N. Yassievich, K. Schmalz, and M. Beer, Semicond. Sci. Technol. 9, 1763 (1994).
  25. J. Bru¨bach, A. Silov, J. E. M. Haverkort et al., Phys. Rev. B 61, 16833 (2000).
  26. M. Mˇosko and K. K´alna, Semicond. Sci. Technol. 14, 790 (1999).
  27. N. S. Mansour, K. W. Kim, and M. A. Littlejohn, J. Appl. Phys. 77, 2834 (1995).
  28. V. N. Stavrou, C. R. Bennett, M. Babiker et al., Phys. Low-Dim. Struct. 1/2, 23 (1998).
  29. M. Babiker, N. A. Zakhleniuk, C. R. Bennett et al., Turkish J. Phys. 23, 2 (1999).
  30. N. A. Zakhleniuk, C. R. Bennett, V. N. Stavrou et al., Phys. Status Solidi A 176, 79 (1999).
  31. D. V. Nechaev, O. A. Koshelev, V. V. Ratnikov et al., Superlattices Microstruct. 138, 106368 (2020).
  32. V. Jmerik, D. Nechaev, A. Semenov et al., Nanomaterials 13, 1077 (2023).
  33. V. N. Jmerik, D. V. Nechaev, K. N. Orekhova et al., Nanomaterials 11, 2553 (2021).
  34. W. Sun, C.-K. Tan, and N. Tansu, Sci. Rep. 7, 11826 (2017).
  35. M. Boroditsky, I. Gontijo, M. Jackson et al., J. Appl. Phys. 87, 3497 (2000).
  36. C. Netzel, V. Hoffmann, S. Einfeldt et al., J. Electron. Mater. 49, 5138 (2020).
  37. C. Netzel, V. Hoffmann, J. W. Tomm et al., Phys. Status Solidi B 257, 2000016 (2020).
  38. A. A. Toropov, E. A. Evropeitsev, M. O. Nestoklon et al., Nano Lett. 20, 158 (2020).
  39. E. Evropeitsev, D. Nechaev, V. Jmerik et al., Nanomaterials 13, 2053 (2023).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences