Влияние уровня легирования на «зеленую» люминесценцию сильно легированных слоев AlGaN:Si с содержанием алюминия выше 0.5 / Осинных И.В., Малин Т.В., Журавлев К.С.

Нитриды металлов III группы и их твердые растворы являются прямозоннымиполупроводниками, перспективными для изготовления светоизлучающих приборов видимой иультрафиолетовой области спектра. Формирование эпитаксиальных слоев GaN n- типа проводимостис использованием кремния (Si) в качестве донора не вызывает существенных трудностей,концентрация электронов может быть управляемо повышена до 1020 см-3. Однако при легированииAlxGa1-xN происходит самокомпенсация кремния. Компенсирующими центрами являютсяотрицательно заряженные катионные вакансии (VIII). Предполагается, что вакансии или их комплексытакже приводят к появлению интенсивной широкополосной люминесценции в видимом диапазонеспектра которая наблюдалась в эпитаксиальных слоях AlxGa1-xN с массовой долей Al при сильномлегировании кремнием.В данной работе представлены результаты определения энергетической структуры центроврекомбинации методом фотолюминесцентной (ФЛ) спектроскопии. Объектом исследований сталислои AlxGa1-xN толщиной 1.2 мкм, выращенные методом молекулярно-лучевой эпитаксии насапфировых подложках. Содержание алюминия (x) в слоях составило 0.62. Концентрация атомовкремния менялась в пределах 51019–3.01020 см-3. ФЛ в диапазоне температур 5-1200 Квозбуждалась He-Cd лазером (длина волны λ=325 нм) и 4-ой гармоникой импульсного Nd:YLF лазера(λ=263 нм). Анализ температурной зависимости интенсивности ФЛ и энергетического положенияполос возбуждения ФЛ проводился с использованием модели конфигурационных координат.При концентрациях кремния около 1019 см-3 спектры ФЛ содержат полосы краевойультрафиолетовой (УФ) люминесценции, исследуемую видимую ФЛ, а также паразитную УФ ФЛ,связанную с переходами через другие дефекты. При заданном содержании Al энергетическоеположение максимума видимой полосы ФЛ составляет 520 нм. Повышение концентрации кремния до1.11020 см-3 приводит к доминированию видимой полосы ФЛ и подавлению конкурирующих полос.Данная полоса ФЛ обусловлена донорно-акцепторными переходами. Показано, что акцепторамиявляются центры компенсации кремния. В рамках модели конфигурационных координат изтемпературного уширения полосы ФЛ была получена оценка энергий локальных фононов и ихколичества, а также активационной энергии внутреннего тушения люминесценции и глубинызалегания акцепторного уровня. Критерий сильного легирования не достигается для AlxGa1-xN сконцентрацией кремния до 3.01020 см-3, однако происходит трансформация донорно-акцепторныхпереходов при увеличении концентрации кремния.