УДК: 538.958

Нитриды алюминия и галлия на кремниевой подложке с промежуточным нанослоем карбида кремния для приборов ультрафиолетового диапазона излучения

Бессолов В.Н., Жиляев Ю.В., Коненкова Е.В., Сорокин Л.М., Феоктистов Н.А., Шарофидинов Ш., Щеглов М.П., Кукушкин С.А., Метс Л.И., Осипов А.В.

Полный текст «Оптического журнала»

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Бессолов В.Н., Жиляев Ю.В., Коненкова Е.В., Сорокин Л.М., Феоктистов Н.А., Шарофидинов Ш, Щеглов М.П., Кукушкин С.А., Метс Л.И., Осипов А.В. Нитриды алюминия и галлия на кремниевой подложке с промежуточным нанослоем карбида кремния для приборов ультрафиолетового диапазона излучения // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 7. С. 23–28.

Bessolov V.N., Ghilyaev Yu.V., Konenkova E.V., Sorokin L.M., Feoktistov N.A., Sharofidinov Sh., Shcheglov M.P., Kukushkin S.A., Mets L.I., Osipov A.V. Aluminum and gallium nitrides on a silicon substrate with an intermediate silicon carbide nanolayer for ultraviolet devices [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2011. V. 78. № 7. P. 23–28.

Ссылка на англоязычную версию:

V. N. Bessolov, S. A. Kukushkin, L. I. Mets, Yu. V. Zhilyaev, E. V. Konenkova, A. V. Osipov, L. M. Sorokin, N. A. Feoktistov, Sh. Sharofidinov, and M. P. Shcheglov, "Aluminum and gallium nitrides on a silicon substrate with an intermediate silicon carbide nanolayer for ultraviolet devices," Journal of Optical Technology. 78(7), 435-439 (2011). https://doi.org/10.1364/JOT.78.000435

Аннотация:

Излагается идея нового технологического метода выращивания низкодефектных гетероструктур нитридов алюминия и галлия на кремниевой подложке для ультрафиолетового диапазона излучения.
Впервые экспериментально доказано, что создание промежуточного нанослоя карбида кремния позволяет получить методом газофазной эпитаксии высокосовершенные слои нитридов алюминия и галлия на кремниевой подложке без трещин. При этом основные характеристики кристаллического совершенства этих слоев, а именно полуширина рентгеновских кривых качания и полуширина спектров фотолюминесценции, с учетом отсутствия трещин, значительно превышают подобные значения, полученные другими авторами. Показано, что в спектрах фотолюминесценции нитрида галлия при температуре 77 К проявляется экситонная полоса с энергией максимума излучения 3,45 эВ и полушириной 63 мэВ.

Ключевые слова:

нитрид галлия, фотолюминесценция, карбид кремния

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты № 10-03-00433-а, № 09-03-00596-а, № 11-02-00496 и № 11-02-12154-офи_м) и программ президиума РАН: № 27 “Основы фундаментальных исследований нанотехнологий и наноматериалов”, “Поддержка инноваций и разработок”.

Коды OCIS: 160.6000, 250.5230, 230.0250

Список источников:

1. Asif Khan M., Shatalov M., Maruska H.P., Wang H.M., Kuokstis E. III-Nitride UV Devices // Jpn. J. Appl. Phys. 2005. V. 44. № 10. P. 7191–7206.
2. Ishikawa H., Jimbo T., Egawa T. GaInN light emitting diodes with AlInN/GaN distributed Bragg reflector on Si // Phys. Stat. Sol.(c). 2008. V. 5. № 6. P. 2086–2089.
3. Dadgar A., Hums C., Diez A., Kros A. Growth of blue GaN LED structures on 150-mm Si(111) // J. Crystal Growth. 2006. V. 297. № 2. P. 279–282.
4. Komiyama J., Abe Y., Suzuki S., Nakanishi H. Suppression of crack generation in GaN epitaxy on Si using cubic SiC as intermediate layers // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. № 9. P. 091901−1−091901−3.
5. Кукушкин С.А., Осипов А.В. Новый метод твердофазной эпитаксии карбида кремния на кремнии: модель и эксперимент // ФТТ. 2008. T. 50. № 7. C. 1238–1245.
6. Бессолов В.Н., Ботнарюк В.М., Жиляев Ю.В., Коненкова Е.В., Полетаев Н.К., Раевский С.Д., Родин С.Н., Смирнов С.Л., Шарофидинов Ш., Щеглов М.П., Seok P.H., Koike M. Хлоридная газофазная эпитаксия GaN на Si: структурные и люминесцентные характеристики слоев // Письма в ЖТФ. 2006. T. 32. № 15. C. 60–66.
7. Komiyama J., Friguchi K., Abe Y., Suzuki S., Nakanishi H., Yame T., Murakami H., Koukitu A. Polarities of AlN films and underlying 3C-SiC intermediate layers grown on (111) Si substrates // J. Crystal Growth. 2008. V. 310. № 1. P. 96–100.
8. Кукушкин С.А., Осипов А.В., Schmitt F., Hess P. Зарождение когерентных полупроводниковых островков при росте по механизму Странского–Крастанова, индуцированное упругими напряжениями // ФТП. 2002. T. 36. № 10. C. 1097–1105.
9. Zhang J.X., Qu Y., Chen Y.Z., Uddin A., Shu Yuan. Structural and optical characterization of GaN epilayers grown on Si(111) substrates by hydride vapor-phase epitaxy // J. Crystal Growth. 2005. V. 282. № 1–2. P. 137–142.
10. Yamamoto A., Yamauchi T., Tanikawa T., Sasase M., Ghosh B.K., Hashimoto A., Ito Y. Organometallic vapor phase epitaxial growth of GaN on a 3C-SiC/Si(111) template formed by C+-ion implantation into Si(111) substrate // Journ. Crystal Growth. 2004. V. 261. № 2–3. P. 266–270.
11. Зубрилов А.С., Мельник Ю.В., Николаев А.Е., Якобсон М.А., Нельсон Д.К., Дмитриев В.А. Некоторые оптические свойства объемных кристаллов нитрида галлия, выращенных газофазным методом в хлоридной системе // ФТП. 1999. T. 33. № 10. C. 1173–1178.
12. Бессолов В.Н., Давыдов В.Ю., Жиляев Ю.В., Коненкова Е.В., Мосина Г.Н., Раевский С.Д., Родин С.Н., Шарофидинов Ш., Щеглов М.П., Hee Seok Park, Masayoshi Koike. Хлоридная газофазная эпитаксия GaN слоев, выращенных на подложке Si(111) с AIN буферным подслоем // Письма в ЖТФ. 2005. T. 31. № 21. C. 30–36.
13. Kuball M., Hayesw J.M., Prins A.D., Van Uden N.W.A., Dunstan D.J., Shi Y., Edgar J.H. Raman scattering studies on single-crystalline bulk AlN under high pressures // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. № 6. P. 724–726.