Молекулярно-пучковая эпитаксия InGaN нитевидных нанокристаллов: влияние соотношения потоков элементов III и V групп на структуру и оптические свойства

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящей работе впервые исследовано влияние соотношения потоков элементов III и V групп на структурные и оптические характеристики нитевидных нанокристаллов InGaN, выращенных методом молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией азота. Обнаружено, что формирование нитевидных нанокристаллов InGaN со структурой “ядро–оболочка” происходит в том случае, если соотношение потоков элементов III и V групп с учетом коэффициента встраивания In составляет ~0.9–1.2. При этом повышение соотношения потоков элементов III и V групп от промежуточных условий роста к металл-обогащенным приводит к уменьшению содержания In от ~45 до ~35% в нитевидных нанокристаллах. Образцы такого типа демонстрируют фотолюминесценцию при комнатной температуре с максимумом в диапазоне 600–650 нм. Дальнейшее повышение соотношения потоков элементов III и V групп до ~1.3 либо его понижение до ~0.4 приводят к формированию сросшихся наноколончатых слоев с низким содержанием In. Полученные результаты могут представлять интерес для изучения процессов роста нитевидных нанокристаллов InGaN и создания RGB светоизлучающих устройств на их основе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. О. Гридчин

Санкт-Петербургский государственный университет; Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет им. Ж.И. Алферова РАН; Институт аналитического приборостроения РАН; Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Автор, ответственный за переписку.
Email: gridchinvo@gmail.com
Россия, 199034, Санкт-Петербург; 194021, Санкт-Петербург; 190103, Санкт-Петербург; 194021, Санкт-Петербург

С. Д. Комаров

Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики"

Email: gridchinvo@gmail.com
Россия, 190008, Санкт-Петербург

И. П. Сошников

Санкт-Петербургский государственный университет; Институт аналитического приборостроения РАН; Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: gridchinvo@gmail.com
Россия, 199034, Санкт-Петербург; 190103, Санкт-Петербург; 194021, Санкт-Петербург

И. В. Штром

Санкт-Петербургский государственный университет; Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет им. Ж.И. Алферова РАН; Институт аналитического приборостроения РАН

Email: gridchinvo@gmail.com
Россия, 199034, Санкт-Петербург; 194021, Санкт-Петербург; 190103, Санкт-Петербург

Р. Р. Резник

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: gridchinvo@gmail.com
Россия, 199034, Санкт-Петербург

Н. В. Крыжановская

Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики"

Email: gridchinvo@gmail.com
Россия, 190008, Санкт-Петербург

Г. Э. Цырлин

Санкт-Петербургский государственный университет; Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет им. Ж.И. Алферова РАН; Институт аналитического приборостроения РАН; Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: gridchinvo@gmail.com
Россия, 199034, Санкт-Петербург; 194021, Санкт-Петербург; 190103, Санкт-Петербург; 194021, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Morkoç H. // Handbook of nitride semiconductors and devices, Materials Properties, Physics and Growth. John Wiley & Sons, 2009. P. 1331.
  2. Karpov S.Y. // MRS Internet J. Nitride Semiconductor Res. 1998. V. 3. № 1. P. 1. https://www.doi.org/10.1557/S1092578300000880
  3. Ho I., Stringfellow G. // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 69. № 18. P. 2701. https://www.doi.org/10.1063/1.117683
  4. Grandjean N. Are III-nitride semiconductors also suitable for red emission? // Proc. SPIE OPTO. 2023, San Francisco, California, United States. https://www.doi.org/10.1117/12.2661687
  5. Usman M., Munsif M., Mushtaq U., Anwar A.-R., Muhammad N. // Critical Rev. Solid State Mater. Sci. 2021. V. 46. № 5. P. 450. https://www.doi.org/10.1080/10408436.2020.1819199
  6. Morassi M., Largeau L., Oehler F., Song H.-G., Travers L., Julien F.H., Harmand J.Ch., Cho Y.-H., Glas F., Tchernycheva M., Gogneau N. // Crystal Growth Design. 2018. V. 18. № 4. P. 2545. https://www.doi.org/10.1021/acs.cgd.8b00150
  7. Pan X., Song J., Hong H., Luo M., Nötzel R. // Opt. Exp. 2023. V. 31. № 10. P. 15772. https://www.doi.org/10.1364/OE.486519
  8. Liu X., Sun Yi., Malhotra Y., Pandey A., Wang P., Wu Yu., Sun K., Mi Z. // Photonics Res. 2022. V. 10. № 2. P. 587. https://www.doi.org/10.1364/PRJ.443165
  9. Dubrovskii V.G., Cirlin G.E., Ustinov V.M. // Semiconductors. 2009. V. 43. № 12. P. 1539. https://www.doi.org/10.1134/S106378260912001X
  10. Roche E., André Y., Avit G., Bougerol C., Castelluci D., Réveret F., Gil E., Médard F., Leymarie J., Jean T., Dubrovskii V.G., Trassoudaine A. // Nanotechnology. 2018. V. 29. № 46. P. 465602. https://www.doi.org/10.1088/1361-6528/aaddc1
  11. Kuykendall T., Ulrich P., Yang P. // Nature Materials. 2007. V. 6. № 12. P. 951. https://www.doi.org/10.1038/nmat2037
  12. Gridchin V.O., Kotlyar K.P., Reznik R.R., Dragunova A.S., Kryzhanovskaya N.V., Lendyashova V.V., Kirilenko D.A., Shevchuk D.S., Cirlin G.E. // Nanotechnology. 2021. V. 32. № 33. P. 335604. https://www.doi.org/10.1088/1361-6528/ac0027
  13. Kukushkin S.A., Osipov A.V. // Inorg. Mater. 2021. V. 57. №. 13. P. 1319. https://www.doi.org/10.1134/S0020168521130021
  14. Ivanov S.V., Jmerik V.N., Shubina T.V., Listoshin S.B., Mizerov A.M., Sitnikova A.A., Kim M.-H., Koike M., Kim B.-J., Kop’ev P.S. // J. Crystal Growth. 2007. V. 301. P. 465. https://www.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2006.09.008
  15. Adelmann C., Langer R., Feuillet G., Daudin A. // Appl. Phys. Lett. 1999. V. 75. № 22. P. 3518. https://www.doi.org/10.1063/1.125374
  16. Shugabaev T., Gridchin V.O., Komarov S.D., Kirilen- ko D.A., Kryzhanovskaya N.V., Kotlyar K.P., Reznik R.R., Girshova Y.I., Nikolaev V.V., Kaliteevski M.A., Cir- lin G.E. // Nanomaterials. 2023. V. 13. № 6. P. 1069. https://www.doi.org/10.3390/nano13061069
  17. Gridchin V.O., Reznik R.R., Koltyar K.P., Draguno- va A.S., Kryzhanovskaya N.V., Serov A. Yu., Kukush-kin S.A., Cirlin G.E. // Tech. Phys. Lett. 2021. V. 47. № 21. P. 32. https://www.doi.org/10.21883/TPL.2022.14.52105.18894
  18. oshnikov I.P., Koltyar K.P., Reznik R.R., Gridchin V.O., Lendyashova V.V., Vershinin A.V., Lysak V.V., Kirilen- ko D.A., Bert N.A., Cirlin G.E. // Semiconductors. 2021. V. 55. № 10. P. 795. https://www.doi.org/10.1134/S1063782621090207
  19. Orsal G., Gmili E.L., Fressengeas N., Streque J., Djerboub R., Moudakir T., Sundaram S., Ougazzaden A., Salvestrini J.P. // Opt. Mater. Exp. 2014. Vol. 4. № 5. P. 1030. https://www.doi.org/10.1364/OME.4.001030
  20. Tourbot G., Bougerol C., Grenier A., Den Hertog M., Sam-Giao D., Cooper D., Gilet P., Gayral B., Daudin B. // Nanotechnology. 2011. V. 22. № 7. P. 075601. https://www.doi.org/10.1088/0957-4484/22/7/075601

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Типичные РЭМ-изображения образцов, выращенных при суммарных падающих потоках FIII, соответствующих 1.5 (а); 2.0 (б); 5.0 × 10–7 Торр (в) и полученные картины ДБЭ после окончания ростов.

Скачать (173KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Нормированные спектры ФЛ, измеренные при комнатной температуре от образцов, выращенных при потоке FIII = 5.0 (1); 4.0 (2); 3.0 (3); 2.5 (4); 2.0 (5) и 1.5 × 10–7 Торр (6).

Скачать (117KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость энергии излучения от содержания In в InGaN (а) и зависимость содержания In в InGaN от соотношения потоков FIII*/FN (б).

Скачать (97KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».