НЕРАВНОВЕСНЫЕ НОСИТЕЛИ В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ GaN/AlN: ДИФФУЗИЯ В БАРЬЕРНЫХ СЛОЯХ И ЗАХВАТ В МОНОСЛОЙНЫЕ КВАНТОВЫЕ ЯМЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

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.

Об авторах

В. И. Козловский

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Email: kozlovskiyvi@lebedev.ru
Москва, Россия

М. М. Зверев

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Москва, Россия

А. Н. Семенов

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук

Санкт-Петербург, Россия

Д. В. Нечаев

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук

Санкт-Петербург, Россия

Д. Е. Свиридов

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Москва, Россия

Я. К. Скасырский

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Москва, Россия

В. Н. Жмерик

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук

Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  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).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025