GaN 中的载流子扩散——一项阴极荧光研究。III：穿线位错处非辐射复合的本质
材料科学
2022-02-09 v2 应用物理
摘要
我们研究了具有刃型分量（a 或 a+c 型）的穿线位错对靠近表面的 GaN(0001) 层以及体材料中载流子复合与扩散的影响。为此，我们利用具有深埋 (In,Ga)N 量子阱的 GaN(0001) 层顶面的阴极荧光成像。改变初级电子的加速电压并比较来自该层与量子阱的信号，使我们能够探测从紧邻表面附近到量子阱位置不同深度处的载流子复合。我们的实验辅以完全三维蒙特卡洛模拟，模拟在存在表面、量子阱与位错情况下的载流子漂移、扩散与复合，并考虑位错应变场及位错露头处由此产生的压电场。在表面附近，该场在位错周围建立起激子死区，其范围与载流子扩散长度无关。然而，从低加速电压下在位错露头周围记录的高光谱阴极荧光图中观察到的偶极子状能量偏移，可提取出可靠的载流子扩散长度值。对于高加速电压，使我们能够探测不受表面效应影响的深度，我们观测到的对比度远强于仅由压电场预期的对比度。这一发现为体 GaN 中以及因此也在埋置异质结构中刃型穿线位错具有强非辐射活性提供了明确的实验证据。
引用
@article{arxiv.2009.14634,
title = {Carrier diffusion in GaN -- a cathodoluminescence study. III: Nature of nonradiative recombination at threading dislocations},
author = {Jonas Lähnemann and Vladimir M. Kaganer and Karl K. Sabelfeld and Anastasya E. Kireeva and Uwe Jahn and Caroline Chèze and Raffaella Calarco and Oliver Brandt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.14634},
year = {2022}
}