Фотолюминесценция сверхрешеток GaPNAs/GaP(N) и объемных слоев GaPN на подложках GaP

Аннотация

Добавление нескольких процентов азота в GaP или GaPAs позволяют получить твердые растворы GaPNAs, согласованные по параметру кристаллической решетки с кремниевой подложкой в большом диапазоне значений ширины запрещенной зоны, что дает возможность получения оптоэлектронных кремниевых интегральных схем. Однако материалы с небольшой долей азота являются мало изученными из-за сложности в эпитаксиальном выращивании четверных твердых растворов с тремя материалами V группы. Целью работы является исследование влияния температуры подложки во время эпитаксиального роста материалов разбавленных нитридов (твердого раствора GaPN
и сверхрешеток GaPNAs/GaP(N)) на их оптические свойства, а также влияние температуры роста и конструкции сверхрешетки на ширину запрещенной зоны полученного материала.

Показано, что для образцов есть оптимальная температура роста: при температурах ниже оптимальной происходит преобладание безизлучательной рекомбинации на дефектах, а при температуре большей оптимальной происходит распад твердого раствора материала слоя GaPN на составляющие с большей и меньшей долей азота. Также были выполнены исследования затухания интенсивности  фотолюминесценции во времени в изучаемых структурах при комнатной температуре, что позволило оценить влияние параметров роста и конструкции структур на время жизни неравновесных носителей заряда. Лучшее время жизни для структур со сверхрешетками было получено для GaPNAs/GaPN сверхрешетки и составило ~0.2 нс.

В результате были определены оптимальные температуры роста для объемных слоев GaPN и для GaPNAs/GaP(N) сверхрешеток, что приводит к увеличению интенсивности ФЛ и времени жизни носителей