Особенности фотолюминесцентных спектров эпитаксиальных слоев (Al)GаN, легированных магнием

Постановка проблемы. Легирование эпитаксиальных слоев (ЭС) p-GaN и твердых растворов p-Al_xGa_1-xN примесью магния осложняется эффектом самокомпенсации, связанным с появлением донорных состояний в запрещенной зоне при определенной концентрации вносимых атомов акцептора. На основании полученных методом фотолюминесценции спектров можно отслеживать появление самокомпенсации в ЭС (Al)GaN:Mg и устанавливать оптимальные расходы вводимой примеси магния, позволяющие получить относительно высокую концентрацию основных носителей заряда. Цель. Исследовать зависимость концентрации носителей заряда в GaN:Mg и Al_0,2Ga_0,8N:Mg от расходов вводимой примеси Mg, определить оптимальные расходы легирующей примеси и изучить особенности фотолюминесцентных спектров полученных ЭС. Результаты. Измерены спектры фотолюминесценции образцов GaN:Mg и Al_0,2Ga_0.8N:Mg, отличающихся расходами легирующей примеси. На основании спектров фотолюминесценции можно определить оптимальные условия формирования ЭС p-(Al)GaN, при которых не возникает эффект самокомпенсации, негативно влияющий на концентрацию носителей заряда. Практическая значимость. Контроль самокомпенсации методом фотолюминесцентной спектроскопии позволяет создавать ЭС p-(Al)GaN высокого качества, пригодные для изготовления приборов оптоэлектроники.

Doping of p-GaN epitaxial layers (EL) and p-Al_xGa_1-xN solid solutions with magnesium impurity is complicated by the selfcompensation effect associated with the appearance of donor states in the bandgap at a certain concentration of introduced acceptor atoms. Based on the spectra obtained by the photoluminescence method, it is possible to track the appearance of self-compensation in (Al)GaN:Mg EL and establish the optimal consumption of the introduced magnesium impurity, which allows obtaining a relatively high concentration of the majority charge carriers. Objective - Study of charge carrier concentration dependence in GaN:Mg and Al_0.2Ga_0.8N:Mg on Mg dopant flow rates, determination of optimal doping parameters, and investigation of photoluminescence spectral features in the obtained epitaxial structures. Results: The photoluminescence spectra of GaN:Mg and Al_0.2Ga_0.8N:Mg samples with varying dopant flow rates were measured. Analysis of these photoluminescence spectra enables determination of optimal growth conditions for p-type (Al)GaN epitaxial structures that avoid self-compensation effects detrimental to charge carrier concentration. Photoluminescence spectroscopy monitoring of self-compensation effects enables fabrication of high-quality p-(Al)GaN epitaxial structures suitable for optoelectronic device applications.