Формирование планарных структур с InGaN-слоями для источников света красного диапазона длин волн
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Госзадание, FFUF-2024-0019
Лобанов Д.Н.
1, Калинников М.А.
1, Кудрявцев К.Е.
1, Андреев Б.А.
1, Юнин П.А.
1, Новиков А.В.
1, Скороходов Е.В.
1, Красильник З.Ф.
1,21Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
2Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия

Email: dima@ipmras.ru, kalinnikov@ipmras.ru, konstantin@ipmras.ru, boris@ipmras.ru, yunin@ipmras.ru, anov@ipmras.ru, evgeny@ipmras.ru, zfk@ipmras.ru
Поступила в редакцию: 9 июля 2025 г.
В окончательной редакции: 1 октября 2025 г.
Принята к печати: 16 октября 2025 г.
Выставление онлайн: 1 декабря 2025 г.
По сравнению со структурами InGaN для хорошо освоенного сине-зеленого диапазона формирование слоев InGaN, эффективно излучающих и фоточувствительных в красном и инфракрасном диапазонах длин волн, является трудной задачей для существующих ростовых технологий. Понижение температуры роста является основным способом повысить содержание In в растворе InGaN, однако это может приводить к деградации кристаллического качества и излучательных свойств получаемых слоев. В методе молекулярно-пучковой эпитаксии с плазменной активацией (МПЭ ПА) на ростовые процессы, кроме температуры, можно существенно влиять с помощью изменения стехиометрических соотношений разных компонент InGaN. В данной работе исследовано влияние температуры роста, соотношения потоков элементов III и V групп на особенности формирования планарных структур со слоями InGaN, их структурное совершенство и морфологию поверхности. Обнаружено, что в условиях роста, близких к стехиометричным, понижение температуры роста до 575 oC позволяет повысить эффективность встраивания In и увеличить его содержание в InGaN до 39 %. Однако при этом в слоях InGaN существенно увеличиваются флуктуации состава, растет шероховатость поверхности и плотность прорастающих дислокаций. Продемонстрировано, что при высоких температурах роста ~605 oC увеличение потока In, компенсирующего его десорбцию с поверхности роста, позволяет получить однородный слой InGaN с содержанием In до ~33.5 % и гладкой морфологией поверхности. Ключевые слова: нитрид индия и галлия, молекулярно-пучковая эпитаксия, красный диапазон длин волн.
- R. Kour, S. Arya, S. Verma, A. Singh, P. Mahajan, A. Khosla. ECS J. Solid State Sci. Technol., 9, 015011 (2020). DOI: 10.1149/2.0292001JSS
- Z.C. Feng. Handbook of Solid-State Lighting and LEDs (Boca Raton, FL, CRC Press, Taylor \& Francis Group, 2017) p. 3. DOI: 10.1201/9781315151595
- F. Roccaforte, M. Leszczynski. Nitride Semiconductor Technology Power Electronics and Optoelectronic Devices (Wiley-VCH Verlag GmbH \& Co. KGaA, 2020) p. 254
- Ray-Hua Horng, Chun-XinYe, Po-Wei Chen, Daisuke Iida, Kazuhiro Ohkawa, Yuh-RennWu, Dong-Sing Wuu. Scientific Rep., 12, 1324 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-05370-0
- C. Adelmann, R. Langer, G. Feuillet, B. Daudin. Appl. Phys. Lett., 75, 3518 (1999). DOI:/10.1063/1.125374
- G.B. Stringfellow. J. Cryst. Growth, 312, 735 (2010). DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2009.12.018
- H. Chen, R.M. Feenstra, J.E. Northrup, T. Zywietz, J. Neugebauer, D.W. Greve. J. Vac. Sci. Technol. B, 18, 2284 (2000). DOI: 10.1116/1.1306296
- B.A. Andreev, K.E. Kudryavtsev, A.N. Yablonskiy, D.N. Lobanov, P.A. Bushuykin, L.V. Krasilnikova, E.V. Skorokhodov, P.A. Yunin, A.V. Novikov, V.Yu. Davydov, Z.F. Krasilnik. Sci. Rep., 8, 9454 (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-27911-2
- D.N. Lobanov, K.E. Kudryavtsev, M.I. Kalinnikov, L.V. Krasilnikova, P.A. Yunin, E.V. Skorokhodov, M.V. Shaleev, A.V. Novikov, B.A. Andreev, Z.F. Krasilnik. Appl. Phys. Lett., 118, 151902 (2021). DOI: 10.1063/5.0047674
- Д.Н. Лобанов, М.А. Калинников, К.Е. Кудрявцев, Б.А. Андреев, П.А. Юнин, А.В. Новиков, Е.В. Скороходов, З.Ф. Красильник. ФТП, 58 (4), 220 (2024). DOI: 10.61011/FTP.2024.04.58547.6357H
- B.A. Andreev, K.E. Kudryavtsev, A.N. Yablonskiy, D.N. Lobanov, A.V. Novikov, H.P. Liu, B. Sheng, X.Q. Wang. J. Appl. Phys., 137, 025701 (2025). DOI: 10.1063/5.0239375
- H. Liu, B. Sheng, T. Wang, K. Kudryavtsev, A. Yablonskiy, J. Wei, A. Imran, Z. Chen, X. Zheng, R. Tao, X. Yang, F. Xu, W. Ge, B. Shen, B. Andreev, X. Wang. Fundamental Res., 2 (5), 794 (2022). https://doi.org/10.1016/j.fmre.2021.09.020
- S. Zhang, J. Zhang, J. Gao, X. Wang, C. Zheng, M. Zhang, X. Wu, L. Xu, J. Ding, Z. Quan, F. Jiang. Photonics Res., 8 (11), 1671 (2020). https://doi.org/10.1364/PRJ.402555
- E. Iliopoulos, T.D. Moustakas. Appl. Phys. Lett., 81, 295 (2002). DOI: 10.1063/1.1492853
- G. Koblmuller, S. Fernandez-Garrido, E. Calleja, J.S. Speck. Appl. Phys. Lett., 91, 161904 (2007). DOI: 10.1063/1.2789691
- M.A. Moram, M.E. Vickers. Rep. Progr. Phys., 72, 036502 (2009). DOI: 10.1088/0034-4885/72/3/036502
- R. Averbeck, H. Riechert. Phys. Status Solidi A, 176, 301 (1999). https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-396X(199911)176:1<301::AID-PSSA301>3.0.CO;2-H
- C.S. Gallinat, G. Koblmuller, J.S. Brown, J.S. Speck. J. Appl. Phys., 102, 064907 (2007). DOI: 10.1063/1.2781319
- Z. Gacevic, V.J. Gomez, N. Garci a Lepetit, P.E.D. Soto Rodri guez, A. Bengoechea, S. Fernandez-Garrido, R. Notzel, E. Calleja. J. Cryst. Growth, 364, 123 (2013). http://dx.doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2012.11.031
- K.G. Belyaev, M.V. Rakhlin, V.N. Jmerik, A.M. Mizerov, Ya.V. Kuznetsova, M.V. Zamoryanskaya, S.V. Ivanov, A.A. Toropov. Phys. Status Solidi C, 10 (3), 527 (2013). DOI: 10.1002/pssc.201200838
- J. Wu, W. Walukiewicz, K.M. Yu, J.W. Ager, E.E. Haller, H. Lu, William J. Schaff. Appl. Phys. Lett., 80, 4741 (2002). https://doi.org/10.1063/1.1489481
- G. Koblmuller, R. Averbeck, H. Riechert, P. Pongratz. Phys. Rev. B, 69, 035325 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.035325
- S.Yu. Karpov, N.I. Podolskaya, I.A. Zhmakin, A.I. Zhmakin. Phys. Rev. B, 70, 235203 (2004). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.235203
- G. Koblmuller, S. Fernandez-Garrido, E. Calleja, J.S. Speck. Appl. Phys. Lett., 91, 161904 (2007). https://doi.org/10.1063/1.2789691
- I.P. Ipatova, V.G. Malyshkin, A.A. Maradudin, V.A. Shchukin, R.F. Wallis. Phys. Rev. B, 57, 12968 (1998). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.57.12968
- B.V. L'vov, V.L. Ugolkov. Thermochimica Acta, 438, 1 (2005). https://doi.org/10.1016/j.tca.2005.07.007
- R. Mohamad, A. Bere, J. Chen, P. Ruterana. Phys. Status Solidi A, 214, 1600752 (2017). DOI: 10.1002/pssa.201600752
- S.A. Kazazis, E. Papadomanolaki, M. Androulidaki, M. Kayambaki, E. Iliopoulos. J. Appl. Phys., 123, 125101 (2018). https://doi.org/10.1063/1.5020988
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.