Critical impact of Ehrlich-Schwöbel barrier on GaN surface morphology during homoepitaxial growth

We discuss the impact of kinetics, and in particular the effect of the Ehrlich-Schwöbel barrier (ESB), on the growth and surface morphology of homoepitaxial GaN layers. The presence of an ESB can lead to various self-assembled surface features, which strongly affect the surface roughness. We present an in-depth study of this phenomenon on GaN homoepitaxial layers grown by metal organic vapor phase epitaxy and molecular beam epitaxy. We show how a proper tuning of the growth parameters allows for the control of the surface morphology, independent of the growth technique

Novel InN/InGaN multiple quantum well structures for slow‐light generation at telecommunication wavelengths

The third order susceptibility is responsible for a variety of optical non-linear phenomena -like self focusing, phase conjugation and four-wave mixing- with applications in coherent control of optical communication. InN is particularly attractive due to its near-IR bandgap and predicted high nonlinear effects. Moreover, the synthesis of InN nanostructures makes possible to taylor the absorption edge in the telecomunication spectral range and enhance nonlinear parameters thanks to carrier confinement. In this work, we assess the nonlinear optical behavior of InN/InxGa(1-x)N (0.9 > x > 0.7) multiplequantum-well (MQW) structures grown by plasma-assisted MBE on GaN-on-sapphire templates. Low-temperature (5 K) photoluminescence measurements show near-IR emission whose intensity increases with the In content in the barriers, which is explained in terms of the existence of piezoelectric fields in the structures. The nonlinear optical absorption coefficient, α2, were measured at 1.55 μm using the Z-scan method. We observe a strong dependence of the nonlinear absorption coefficient on the In content in the barriers. Saturable absorption is observed for the sample with x = 0.9, with α2 ̃ -9x103 cm/GW. For this sample, an optically controlled reduction of the speed of light by a factor S ∼ 80 is obtained at 1.55 μm. © 2010 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA

Band Gap Dependence on Cation Disorder in ZnSnN2Solar Absorber

The band gap of earth-abundant ZnSnN2 can be tuned between 1 and 2 eV by varying the growth conditions and resulting cation disorder. The optical absorption edges and carrier densities fall between model curves for cation-ordered orthorhombic and disordered wurtzite ZnSnN2. Hard X-ray photo­emission spectra suggest different degrees of cation disorder from comparison with hybrid DFT-calculated densities of states

Cavity Enhancement of Single Quantum Dot Emission in the Blue

Cavity-enhanced single-photon emission in the blue spectral region was measured from single InGaN/GaN quantum dots. The low-Q microcavities used were characterized using micro-reflectance spectroscopy where the source was the enhanced blue output from a photonic crystal fibre. Micro-photoluminescence was observed from several cavities and found to be ~10 times stronger than typical InGaN quantum dot emission without a cavity. The measurements were performed using non-linear excitation spectroscopy in order to suppress the background emission from the underlying wetting layer

EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES ASSISTEE PLASMA DE NITRURES DU GROUPE III ORIENTES (11-22)

This work reports on the molecular-beam epitaxial growth of (1122)-oriented semipolar nitride semiconductors using m-sapphire substrates. The (1122) crystallographic orientation is predefined by AlN deposition on m-sapphire under N excess. On top of this AlN buffer layer, undoped or Si-doped two-dimensional GaN(1122) films are formed under Ga-rich conditions, with a stabilized Ga-excess adlayer of about 1.05±0.10 ML. In contrast, Mg tends to segregate on the GaN surface, inhibiting the self-regulated Ga excess film. Nevertheless, uniform Mg incorporation can be obtained, and p-type conductivity was achieved. GaN/AlN quantum wells are synthesized by deposition of the binary compounds under the above-described conditions. In the case of GaN/AlN quantum dots, the three-dimensional transition is induced by a growth interruption under vacuum. The reduction of the internal electric field in GaN/AlN nanostructures is confirmed by the blue shift of the photoluminescence spectrum and by the short photoluminescence decay times measured at low temperature. These results are consistent with theoretical calculations of the electronic structure.Ce travail a porté sur la croissance par épitaxie par jets moléculaires de semiconducteurs nitrures semipolaires orientés (11-22) déposés sur des substrats de saphir m. L'orientation cristallographique (11-22) est obtenue lors du dépôt d'AlN en excès d'azote. Sur cette couche tampon d'AlN, des couches bidimensionnelles de GaN non dopé ou dopé Si sont obtenues dans des conditions riche Ga, avec un excès stabilisateur d'une monocouche de Ga. Au contraire, l'incorporation d'atomes de Mg inhibe la formation de la monocouche. Cependant, des couchées uniformément dopées p ont été obtenues. Des puits quantiques GaN/AlN ont été fabriqués en utilisant les conditions de croissance ci-dessus. La transition 2D-3D nécessaire à la formation de boîtes quantiques est observée lorsque le dépôt de GaN est suivi d'un arrêt sous vide. La réduction du champ électrique interne dans les nanostructures GaN/AlN est confirmée par le décalage vers le bleu de leurs spectres de photoluminescence et par les courts temps de déclin mesurés à basse température. Ces résultats sont cohérents avec les calculs théoriques de leur structure électronique

EPITAXIE PAR JETS MOLECULAIRES ASSISTEE PLASMA DE NITRURES DU GROUPE III ORIENTES (11-22)

This work reports on the molecular-beam epitaxial growth of (1122)-oriented semipolar nitride semiconductors using m-sapphire substrates. The (1122) crystallographic orientation is predefined by AlN deposition on m-sapphire under N excess. On top of this AlN buffer layer, undoped or Si-doped two-dimensional GaN(1122) films are formed under Ga-rich conditions, with a stabilized Ga-excess adlayer of about 1.05±0.10 ML. In contrast, Mg tends to segregate on the GaN surface, inhibiting the self-regulated Ga excess film. Nevertheless, uniform Mg incorporation can be obtained, and p-type conductivity was achieved. GaN/AlN quantum wells are synthesized by deposition of the binary compounds under the above-described conditions. In the case of GaN/AlN quantum dots, the three-dimensional transition is induced by a growth interruption under vacuum. The reduction of the internal electric field in GaN/AlN nanostructures is confirmed by the blue shift of the photoluminescence spectrum and by the short photoluminescence decay times measured at low temperature. These results are consistent with theoretical calculations of the electronic structure.Ce travail a porté sur la croissance par épitaxie par jets moléculaires de semiconducteurs nitrures semipolaires orientés (11-22) déposés sur des substrats de saphir m. L'orientation cristallographique (11-22) est obtenue lors du dépôt d'AlN en excès d'azote. Sur cette couche tampon d'AlN, des couches bidimensionnelles de GaN non dopé ou dopé Si sont obtenues dans des conditions riche Ga, avec un excès stabilisateur d'une monocouche de Ga. Au contraire, l'incorporation d'atomes de Mg inhibe la formation de la monocouche. Cependant, des couchées uniformément dopées p ont été obtenues. Des puits quantiques GaN/AlN ont été fabriqués en utilisant les conditions de croissance ci-dessus. La transition 2D-3D nécessaire à la formation de boîtes quantiques est observée lorsque le dépôt de GaN est suivi d'un arrêt sous vide. La réduction du champ électrique interne dans les nanostructures GaN/AlN est confirmée par le décalage vers le bleu de leurs spectres de photoluminescence et par les courts temps de déclin mesurés à basse température. Ces résultats sont cohérents avec les calculs théoriques de leur structure électronique

Epitaxie par jets moléculaires assistée plasma de semiconducteurs nitrures du groupe III orientés (11-22)

Ce travail a porté sur la croissance par épitaxie par jets moléculaires de semiconducteurs nitrures semipolaires orientés (11-22) déposés sur des substrats de saphir m. L'orientation cristallographique (11-22) est obtenue lors du dépôt d'AlN en excès d'azote. Sur cette couche tampon d'AlN, des couches bidimensionnelles de GaN non dopé ou dopé Si sont obtenues dans des conditions riche Ga, avec un excès stabilisateur d'une monocouche de Ga. Au contraire, l'incorporation d'atomes de Mg inhibe la formation de la monocouche. Cependant, des couchées uniformément dopées p ont été obtenues. Des puits quantiques GaN/AlN ont été fabriqués en utilisant les conditions de croissance ci-dessus. La transition 2D-3D nécessaire à la formation de boîtes quantiques est observée lorsque le dépôt de GaN est suivi d'un arrêt sous vide. La réduction du champ électrique interne dans les nanostructures GaN/AlN est confirmée par le décalage vers le bleu de leurs spectres de photoluminescence et par les courts temps de déclin mesurés à basse température. Ces résultats sont cohérents avec les calculs théoriques de leur structure électronique.This work reports on the molecular-beam epitaxial growth of (1122)-oriented semipolar nitride semiconductors using m-sapphire substrates. The (1122) crystallographic orientation is predefined by AlN deposition on m-sapphire under N excess. On top of this AlN buffer layer, undoped or Si-doped two-dimensional GaN(1122) films are formed under Ga-rich conditions, with a stabilized Ga-excess adlayer of about 1.05+-0.10 ML. In contrast, Mg tends to segregate on the GaN surface, inhibiting the self-regulated Ga excess film. Nevertheless, uniform Mg incorporation can be obtained, and p-type conductivity was achieved. GaN/AlN quantum wells are synthesized by deposition of the binary compounds under the above-described conditions. In the case of GaN/AlN quantum dots, the three-dimensional transition is induced by a growth interruption under vacuum. The reduction of the internal electric field in GaN/AlN nanostructures is confirmed by the blue shift of the photoluminescence spectrum and by the short photoluminescence decay times measured at low temperature. These results are consistent with theoretical calculations of the electronic structure.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF