Разработка и исследование электрических и оптических характеристик фотодетекторов ультрафиолетового диапазона спектра на основе твердых растворов AlxGa1-xN тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ им. Б.П. КОНСТАНТИНОВА

(На правах рукопису)

УДК 621.315.592

КУРЯТКОВ Владимир Вениаминович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОДЕТЕКТОРОВ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ДИАПАЗОНА СПЕКТРА НА ОСНОВЕ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ А1хСа,.хЫ

01.04.01 — приборы и методы экспериментальной физики 01.04.10 — физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

АТЧИНА 2006

Работа выполнена в Отделении физики высоких энергий Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН.

Научные руководители — доктор физико-математических наук

В.М. Самсонов,

— доктор физико-математических наук В.И. Кучинский.

Официальные оппоненты — доктор физико-математических наук,

профессор А.Н. Пихтин,

— доктор физико-математических наук, профессор Г.Г. Зегря.

Ведущая организация — Санкт-Петербургский государственный

политехнический университет.

Защита состоится " /2. " /Р/сТь^е^ф 2006 г. в ^^ часов на заседании диссертационного совета Д002.115.01 при Петербургском институте ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН по адресу: 188300, Ленинградская область, г. Гатчина, Орлова роща.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПИЯФ РАН.

Автореферат разослан " 4 " Я^^еР^ 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета 4 И.А. Митропольский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время фотодетекторы и светодиоды ультрафиолетового диапазона (УФ) находят все более широкое применение в научных исследованиях, в частности, в исследовании биологических объектов, в исследовании космоса, а также в бытовых приборах и электронной аппаратуре.

Вполне закономерно, что именно широкозонные полупроводники, такие как GaN, AlGaN и A1N (далее III-нитриды), привлекли внимание разработчиков приборов [1,2]. Так, например, AIGaN может быть выращен с составом в широком диапазоне, от GaN(3,42 эВ) до A1N(6,2 эВ).

Солнечное ультрафиолетовое излучение с длиной волны короче X = 280 нм (Av ~ 4,43 эВ) интенсивно поглощается верхними слоями земной атмосферы, и использование AIxGai.xN с х > 0,4 (Eg ~ 4,2 эВ) открывает уникальную возможность для разработки нового поколения фотодетекторов.

Фотодетекторы, работающие в спектральном диапазоне 240-5-280 нм и не чувствительные к солнечному освещению (solar-blind), не имеют лимита по фоновому излучению и могут иметь сравнимые с фотоумножителями характеристики.

Серьезной проблемой при создании приборов УФ диапазона спектра является получение высоколегированных слоев AIGaN л- и р-типа с высоким составом A1N и обеспечение достаточно низкого рабочего напряжения и малой мощности потребления. Один из путей решения этой проблемы заключается в использовании сверхрешёток (СР) [3]. В связи с этим исследование электрических и оптических свойств СР для приборов дальней УФ области спектра представляет значительный интерес.

Таким образом, получение высококачественных слоев AlxGa,.xN и сверхрешёток на их основе, разработка фотодетекторов УФ диапазона и исследование их электрических и оптических характеристик является весьма актуальным.

Цель работы заключается в разработке технологии получения фотодетекторов УФ спектрального диапазона на основе твердых растворов AlxGa|.xN и исследовании электрических и оптических характеристик.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

1. Получить слои GaN и AIGaN высокого кристаллического качества методом молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) с аммиаком и исследовать их оптические и электрические характеристики.

2. Исследовать легирование магнием и кремнием слоев AlxGai_xN.

3. Исследовать легирование магнием и кремнием, электрические и

оптические характеристики СР AlN/AloosGao^N.

4. Разработать технологию изготовления фотодетекторов УФ

диапазона спектра 25СЙ-380 нм, исследовать оптические и электрические

характеристики фотодетекторов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые получены систематические данные об оптических свойствах короткопериодных сверхрешёток (КПСР) AIN/ AlxGai.xN в области средних составов A1N от 0,50 до 0,85.

2. Показано, что эффективная ширина запрещенной зоны, Eg, КПСР AlN/Alo.osGao.92N при ширине ямы 0,50 и 0,75 нм может быть изменена заданным образом на ~ 100+400 мэВ путем изменения периода в интервале от 1,25 нм до 2,25 нм.

3. Получены и исследованы слои /7-типа AlxGa|.xN:Si, выращенные методом МПЭ с газовыми источниками аммиака и силана, с высоким уровнем легирования (>1019 см"3) вплоть до состава х~0,85.

4. Исследовано вхождение магния в слоях AlxGai_xN:Mg, 0<х<1, выращенных МПЭ с постоянной скоростью роста, при стехиометрическом соотношении III/V элементов в диапазоне температур 780-s-820°C и установлено, что вхождение Mg уменьшается более чем на порядок при изменении состава от х=0 до х=1.

5. Исследовано влияние кислорода на легирование магнием слоев GaN:(Mg+0) и Alo.osGaû92N:(Mg+0) с концентрацией Mg 1-Ю20 см"\ выращенных МПЭ с использованием аммиака. Установлено, что кислород в твердой фазе снижает энергию активации акцептора.

6. Исследованы оптические и электрические характеристики GaN и AIGaN, выращенных методом МПЭ с аммиаком, и найдены условия получения слоев высокого кристаллического качества GaN и AIGaN на Si (111) и на сапфире (0001).

Практическая ценность работы:

1. Разработана технология роста слоев GaN и AIGaN высокого кристаллического качества методом МПЭ с аммиаком на кремнии (111) и на сапфире (0001).

2. Исследовано легирование твердых растворов AlxGai.xN п- и р-типа различного состава (0<х<1).

3. Исследовано легирование магнием и кремнием КПСР AlN/Alo.osGao.çsN,

4. Обнаружено уменьшение энергии активации акцептора магния в эпитаксиапьных слоях GaN и AIoosGao.qaN, выращенных методом МПЭ с аммиаком в присутствии кислорода.

5. Разработана технология изготовления фотодетекторов УФ диапазона спектра 250+380 нм.

6. Показано, что Шоттки - диоды с размером мезы 86x86 мкм2, изготовленные на эпитаксиапьных слоях я-GaN, выращенных МПЭ с аммиаком на S¡(111), имеют плотность темнового тока ~2,1010"8 А/см2 при напряжении -2 В и плотность мощности шума на частоте 1 Гц ~9-10"29 А2/Гц при нулевом напряжении.

7. Исследованы оптические и электрические характеристики фотодетекторов диапазона длин волн 250+380 нм на основе КПСР AlN/Alo.osGao^N. выращенных на сапфире (ООО 1) методом МПЭ.

8. Исследованы шумовые характеристики фотодиодов на AlGaN-GaN, выращенных методом МОСГЭ. Показано, что спектральная плотность мощности шума в AlGaN-GaN фотодиодах, измеренная для частоты 1 Гц, имеет экспоненциальную зависимость от обратного напряжения и может быть аппроксимирована линейной зависимостью:

S' = (12те„ Jf) ^А / Ап , где Ао - характеристический параметр площади,

А — площадь диода, у - коэффициент, равный 1, f — частота.

9. Разработан метод травления AlxGai_xN и CP AIN/AlGaN в плазме CF4/Ar для состава твердого раствора 0<х<1. Впервые показано, что скорость травления AlxGai.xN и CP AIN/AlGaN в плазме CF4/Ar не зависит от состава твердого раствора во всем диапазоне 0<х<1.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Кремний является мелким донором в AlxGa^N с энергией активации 20+26 мэВ независимо от состава твердого раствора в диапазоне 0,56<х<0,85 и концентрации кремния в диапазоне 10,8-f-5-1019 см"3.

2. В слоях GaN:Mg и AlN:Mg, выращенных МПЭ с аммиаком с постоянной скоростью роста при стехиометрическом соотношении III/V элементов в диапазоне температур 780+820°С, вхождение Mg отличается на порядок, 2-1020 см'3 и 2 -1019 см"3, соответственно.

3. В эпитаксиальных слоях р-типа GaN:(Mg+0) и Alo.o8Gao.92N:(Mg+0), с концентрацией Mg ЫО20 см"3, выращенных МПЭ с аммиаком, энергия активации акцептора может быть снижена с 200±20 мэВ до 145±20 мэВ и с 250±20 мэВ до 195±20 мэВ, соответственно, при соотношении концентраций Mg и О в твердой фазе Mg/O = 40.

4. Эффективная ширина запрещенной зоны, Eg, КПСР AlN/AlooeGao^jN с шириной ямы 0,50 и 0,75 нм может быть изменена заданным образом с 4,50 до 5,30 эВ путем изменения периода от 1,25 до 2,25 нм.

5. Скорость травления AIxGa,.xN в CF4/Ar плазме ИСП (индуктивно связанная плазма) /РИП (реактивно-ионная плазма) не зависит от состава твердого раствора при соотношении потоков газов CF4/Ar = 20/4 seem, ИСП=300Вт, РИП=150Вт и давлении = 10 мТорр.

6. Использование КПСР AlN/Alo.osGao^N в приборных структурах, выращенных методом МПЭ с аммиаком, позволяет создать солнечно-слепые фотоприемники с низким уровнем темнового тока и высокой обнаружительной способностью при нулевом напряжении.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих семинарах и конференциях: 4-я Всероссийская конференция "Нитриды галлия, индия и алюминия: структуры и приборы", Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, 2005, Санкт-Петербург, Россия; The Materials Research Society Meeting, Boston, Massachusetts, 2005, USA; 4-я Международная конференция "Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures (PLMCN4)", 2004 п„Санкт-Петербург, Россия; 46th Electronic Materials Conference, Univ. of Notre Dame, IN, USA, 2004; 5th International Conf. on Nitride Semiconductor, ICNS-5, 2003, Nara, Japan; 45th Electronic Materials Conference, Salt Lake City, USA, 2003; 8th Wide-bandgap Ill-Nitride Workshop, Richmond, USA, 2003; 44,h Electronic Materials Conference, Univ. of California, S. Barbara, 2002; International Workshop on Nitride Semiconductors, 2002, Aachen, Germany; 7,h Wide Bandgap Ill-Nitride Workshop, Richmond, Virginia, 2002, USA; 4th International Symposium on Blue Laser and Light Emitting Diodes, (ISBLLED-4), 2002, Cordoba, Spain; ICNS-4, 2001, Denver, Colorado, USA; MRS Fall Meeting, 2000, Boston, Massachusetts, USA; 18th Annual North American Conference on Molecular Beam Epitaxy, Phoenix, Arizona, 2000, USA; 4-е Всероссийское совещание "Нитриды галлия, индия и алюминия - структуры и приборы", Санкт-Петербург, 2000, Россия.

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 18 научных работах. Полный список приведён в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы, включающего 245 наименований. Основная часть работы изложена на 175 страницах машинописного текста. Работа содержит 83 рисунка и 5 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются основные задачи и цель работы, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

ПЕРВАЯ глава посвящена обзору литературных данных по фотодетекторам УФ диапазона спектра на основе AlxGai_xN. Приведены сведения по получению, структуре, оптическим и электрическим свойствам GaN и AlGaN фотодетекторов дальней УФ области (>.<360 нм). Большая плотность дефектов эпитаксиальных слоев, от 107 до Ю10 см"2, ограничивала характеристики Ш-нитридных приборов. Необходимо разработать технологию получения слоев GaN и AlGaN высокого качества. Для приборов УФ области спектра необходимо получить слои п- и р- типа AlxGa[.xN с составом близким к A1N. Легирование таких слоев и получение омических контактов представляет значительные трудности. Требуется выявить влияние дислокаций на механизм протекания тока. Показано, что в литературе отсутствуют данные по получению качественных слоев GaN и AlGaN и сверхрешёток на их основе, выращенных методом МПЭ с использованием аммиака, не разработана технология легирования этих слоев.

Во ВТОРОЙ главе описаны методика проведения исследований и метод роста эпитаксиальных слоев.

В первом разделе описаны основные этапы подготовки и проведения процесса эпитаксиального роста на установке МПЭ РИБЕР32.

Во втором разделе рассмотрены основные методики, применявшиеся в рамках диссертационной работы для измерения параметров эпитаксиальных слоев и гетероструктур, включая электрические, оптические и кристаллические свойства.

В третьем разделе описаны технологические процессы ионно-плазменного травления для формирования мезаструкгур.

В ТРЕТЬЕЙ главе приведены результаты исследования эпитаксиальных пленок GaN, AlGaN и слоев КПСР.

В первом разделе приведены результаты исследования оптических и электрических свойств AlxGai_xN слоев с 0<х<1, выращенных методом МПЭ с аммиаком на подложках Si(l 11) и- и р- типа.

Путем оптимизации режимов нуклеации и роста буферного слоя, а именно температуры и скорости роста, соотношения потоков элементов III и V группы, на кремниевых и сапфировых подложках были получены эпитаксиальные слои и гстероструктуры на основе GaN, AIN и AlGaN с

высоким кристаллическим совершенством.

Показано, что образование нитрида кремния при чередовании потоков алюминия и аммиака способствует формированию высокотемпературного буферного слоя A1N высокого качества на кремниевых подложках.

Установлено, что использование высокотемпературного A1N буфера на сапфировых подложках позволяет получать эпитаксиальные слои GaN и AIGaN высокого качества, имеющие полярность элемента III группы.

Во втором разделе приведены результаты исследования оптических и электрических свойств GaN, выращенного методом МПЭ с аммиаком на Si(lll). Изучена температурная зависимость края фотолюминесценции в диапазоне температур 77-И95 К для образцов с низкой фоновой концентрацией носителей, определенной методами измерениявольт-фарадных характеристик и Раман-спектров. Температурная зависимость ширины запрещенной зоны GaN близка к зависимости для объемного GaN и хорошо описывается моделями Паслера и Варшни. Показано, что концентрация электронов в GaN, полученная из измерений вольт-фарадных характеристик, может быть оценена из измерений относительной интенсивности Раман-спектров Ai(LO) и Е22 мод для GaN. Оценена энергия связи свободных экситонов 29+2 мэВ. Обсуждается вклад различных механизмов в уширение линии свободных экситонов.

Рис. 1. Зависимость эффективной ширины запрещенной зоны от периода сверхрешетки:

1- яма два монослоя (отражение);

2- яма три монослоя (отражение);

3- яма три монослоя (катодолюминесценция)

Период КПСР, нм

В третьем разделе исследованы оптические и кристаллические характеристики КПСР А1№АЮа^ Параметры сверхрешеток определялись из спектров рентгеновской дифракции (РД). Эффективный состав вычислялся из положения "О" пика, используя закон Вегарда, а период— по положению "+1" и пиков РД. Эффективная ширина запрещенной зоны,

5.4 "5.2 5.0 4.8 4.6 4.4

1 Л-''

i-i- ■

t f'

к-' -X * v 3 *

Jb"

230 240

250 * Ï

260 g Ш

270 | â

280 290

.25

1.50 1.75

2.00

2.25

(Eg) КПСР, определялась из измерений оптического отражения. Получена зависимость эффективной ширины запрещенной зоны, Eg КПСР, от периода в диапазоне 1,25+2,25 нм (рис. 1). При постоянном периоде изменение толщины ямы на один монослой (МС) приводит к изменению Eg на величину 400±30 мэВ. При постоянной толщине ямы и изменении толщины барьера, Eg изменяется на 100±20 мэВ. Промежуточные заданные значения сдвига Eg можно получить изменением толщины ямы или толщины барьера. Сдвиг катодолюминесценции (KJI) объясняется флуктуациями периода сверхрешётки. Эти флуктуации приводят к локальному изменению ширины эффективной запрещенной зоны. Носители диффундируют в области с меньшей Eg, где и происходит преимущественная рекомбинация с длиной волны, большей, чем в среднем по объему.

ЧЕТВЕРТАЯ глава посвящена изучению электрических и оптических свойств слоев л-, /г-типа на основе GaN, AIGaN и КПСР.

В первом разделе исследовано легирование кремнием слоев AIGaN различного состава, выращенных методом МПЭ с аммиаком.

Высокий уровень легирования л-типа (концентрация электронов >1019 см"3) слоев AljGaj.xN был получен вплоть до состава х~0,85. При таком уровне легирования из-за сильного вырождения концентрация электронов слабо зависит от температуры. Дальнейшее увеличение состава приводит к резкому уменьшению концентрации электронов, и для чистого A1N она составляет ~1-1015 см"3. Это связано с резким возрастанием энергии активации донорного уровня кремния с ~30 мэВ для х=0,85 до ~265 мэВ для х=1. Обсуждаются возможные модели такого поведения. Наиболее близко согласуется с нашими экспериментальными данными модель, основанная на изменении диэлектрической постоянной [4]. В рамках этой модели, при энергиях ионизации больше, чем энергия поперечных фононов, необходимо использовать высокочастотную, а не низкочастотную диэлектртескую постоянную. Из модели следует, что для AIGaN с составом х > 0,8 энергия ионизации донора резко изменяется.

Во втором разделе исследовано влияние кислорода на легирование магнием слоев GaN:(Mg+0) и AlxGai.xN:(Mg+0) (0<х<0,08) с концентрацией Mg ~1 • Ю20 см"3, выращенных МПЭ. Показано, что в эпитаксиальных слоях р-типа GaN:(Mg+0) и Al^ogGao^N^Mg+O) с концентрацией Mg 1-Ю20 см"3 взаимодействие Mg и О в твердой фазе снижает энергию активации дырок с 200±20 мэВ до 145±20 мэВ и с 250±20 мэВ до 195±20 мэВ, соответственно, при соотношении Mg/O = 40.

В третьем разделе исследовано легирование слоев Al0.04Ga0.96N магнием. Установлено, что оптимальным, с точки зрения легирования, является диапазон концентрации 2+7-1019 см"3. В области концентрации магния <2-1019 см"3 уменьшается концентрация акцепторных уровней. С ростом уровня легирования проявляется амфотерная природа магния. Магний встраивается не только в катионную подрешётку, замещая атомы галлия, но и анионную, замещая атомы азота и образуя глубокий донорный уровень. В области концентрации магния больше 7-1019 см'3 концентрация дырок падает из-за сильного возрастания эффекта самокомпенсации. Показано, что увеличение состава А1хСа|.^ приводит к резкому возрастанию энергии активации уровня магния.

В четвертом разделе исследовано легирование магнием и кремнием КПСР двух типов— АГМ/А^овСао^М (О и Alo.4Gao.6N/GaN (II).

Для получения слоев р-типа высокого уровня легирования с эффективным составом х>0,1 было предложено использовать СР [3]. Среди соединений АШВУ нитриды имеют самые большие величины спонтанной и пьезоэлектрической поляризации, что приводит к возникновению в гетероструктурах сильных электрических полей, значительно изменяющих зонную диаграмму полупроводника. В результате в области ям сверхрешётки образуется двумерный газ носителей тока, эффективная концентрация которого может на порядки превышать концентрацию в A!GaN такого же состава.

Определены оптимальные толщины барьеров (с!ь) и ям ((!«,), составляющих сверхрешётку, для получения высокой концентрации электронов и дырок, хорошей проводимости в поперечном направлении и требуемой эффективной ширины запрещенной зоны. Для КПСР (I) оптимальными являются с1ь=1,25 нм и с!Л=0,5 нм, а для КПСР (II)- <1Ь=5 нм и с1,,=2 нм. Выращенные с использованием указанных размеров сверхрешётки имели концентрацию электронов 1-Ю19 см"3 и 1-Ю18 см"3 и концентрацию дырок 11018 см"3 и 5-1017 см"3 для типов (I) и (II), соответственно. Из-за сильного вырождения двумерного газа все легированные КПСР, как так и р-типа, имели очень слабую температурную зависимость проводимости в интервале 100+350 К.

ПЯТАЯ глава посвящена приборам УФ диапазона, разработанным и изготовленным в результате проведенных исследований. Приводятся данные исследования электрических и оптических характеристик полученных приборов.

Первый раздел посвящен исследованию характеристик фотодиода на барьере Шоттки, изготовленном на и-Оа^ выращенном МПЭ на кремнии 51(111). Исследованы электрические, оптические и шумовые

характеристики фотодиодов.

Показано, что диоды на барьере Шоттки с размером мезы 86x86 мкм2 имеют рекордные темновые токи и шумовые характеристики на момент выполнения работы. Плотность темновых токов -2,1-10"8 А/см2 при напряжении —2 В и плотность мощности шума на частоте 1 Гц -9-10"29 А2/Гц при нулевом напряжении.

Во втором разделе проведено детальное исследование вольт-амперных и шумовых характеристик р-1-п фотодиодов на основе АЮаЫ-СаЫ. Диодные структуры были выращены на сапфире методом газофазной эпитаксии из металлоорганических соединений. Введение дополнительно углубленного окна /'-Alo.13Gao.87N позволило увеличить квантовую эффективность за счет прохождения большего количества света до внутренней области поглощения по сравнению с фотодиодами на GaN гетеропереходах. Получены значения квантовой эффективности ~ 38% для Х-360 нм и ~ 22% для Х-300 нм при напряжении -15 В.

Рис. 2. Зависимость плотности тока от напряжения обратного смещения. Сплошная и пунктирная линии показывают плотность

темнового тока для диода диаметром 50 мкм и 250 мкм соответственно. Точечная

линия показывает вольт-амперную характеристику при 5 10 15 20 25 30 ОСВещении с ?1=260 нм.

Напряжение, В

Полупрозрачный р - контакт, N¡(50А)/Аи( 100А), полностью покрывал поверхность мезы диода, способствуя однородному распределению электрического поля в активной области диода. Типичная вольт-амперная характеристика (1-У) для описываемых устройств показана на рис. 2 для двух мез диаметром 50 и 250 мкм. Все измеренные диоды показали очень низкие токи утечки при малых напряжениях, менее чем 1-10"10 А/см2 при -5 В. Плотность тока при обратном напряжении не зависела от размеров структуры.

Измерение /-У в диапазоне температур от 20°С до 250°С показало энергию активации темнового тока ~0,4 эВ для напряжений обратного смещения от —1 В до —20 В. При нулевом напряжении типичное значение

дифференциального сопротивления фотодиода диаметром 250 мкм было равно До ~ 2,51014 Ом и, соответственно, Л<у4~1,1310м Ом-см2. Для диода с диаметром мезы 50 мкм /?0>4-10'5 Ом.

Исследована зависимость плотности мощности шума в диапазоне частот от 1 Гц до 1 кГц от напряжения. Для напряжений ниже 10 В спектр шума близок к Mf типу шума. При более высоких уровнях обратного смещения наблюдается зависимость типа 1//у , где у = 3. Это может быть связано со сложной природой возникновения шума, в частности, из-за влияния генерационно-рекомбинационных процессов. На частотах выше 1 кГц наблюдался только тепловой и дробовый шум.

Измерение температурной зависимости плотности мощности шума показало на активационное поведение с энергией активации 0,37+0,42 эВ, что подтверждает соответствие между I—V измерениями и измерениями шума.

Рис, 3. Зависимости спектральной плотности шума от напряжения обратного смещения, измеренные при комнатной температуре для частоты 1 Гц для диодов диаметром 250 мкм (1) и 50 мкм (2). Горизонтальная пунктирная линия (3) показывает пороговое значение шума измерительной системы.

Зависимость спектральной плотности шума 5„ от напряжения, измеренная для частоты 1 Гц при комнатной температуре, показана на рис. 3. Измерения показали экспоненциальную зависимость Б„ от напряжения, а изменения величины 5„ составили восемь и пять порядков при изменении напряжения от -5 В до —30 В для фотодиодов большего и меньшего диаметра, соответственно. Такая зависимость позволила экстраполировать для нулевого напряжения, при котором работает большинство фотодетекторов регистрации изображения. Получены экстраполированные к нулевому напряжению значения равные 1,5-10"30 А2/Гц и 3,6-10~32 А2/Гц для диодов диаметром 250 мкм и 50 мкм, соответственно.

Для диодов с диаметром 50 мкм при нулевом напряжении смещения получена спектральная плотность шума 3,6* 10"32 А2/Гц. На

<0

Z 1

1-1

е;

X 1

3 .

8 X К

о ё

50 мкм 250 мкм - порог измерения

Т=22 С, f=1 Гц

15

20

25

30

Напряжение» В

основе данных измерений шумовых и токовых характеристик сделано вычисление лимита обнаружительной способности для комнатной температуры 2,4- 1014 см Гц"2 Вт"1. Фоновый лимит обнаружительной способности составил 3,5- 1013 см Гц"2 Вт"'. Обнаружительная способность фотодиода сравнима с обнаружительной способностью фотоумножителей ультрафиолетового диапазона спектра.

Впервые показано, что зависимость плотности мощности шума от темнового тока может быть описана феноменологическим выражением

5;" = (Л-син//) А / Аа , где А0 - характеристический параметр площади и А

— площадь диода. Зависимость плотности мощности шума от площади диода указывает на объемную, а не на поверхностную природу шума.

В третьем разделе изложено получение и исследование оптических и электрических параметров фотодетекторов УФ диапазона на КПСР АГМ/АЮа(1п)М, не чувствительных для области видимого света.

Напряжение, В

Длина волны, \ (нм)

Рис. 4. Вольт-амперная характеристика Рис. 5. Спектральная фотофотодиода для Я=260 нм (I). чувствительность фотодиода

для Л=260 нм (II).

Эпитаксиальные структуры двух типов (I) и (II) были выращены на сапфире методом МПЭ с использованием аммиака. Приборная структура (I) содержит буферный слой A1N 40 нм, выращенный на сапфире, затем ~ 1 мкм GaN буферный слой, легированный кремнием, две п- и р-типов AlN/AlGa(In)N сверхрешётки, и 10 нм AI0o8Gao92(In)N:Mg контактный слой. Каждая п- и р-тип КПСР содержит 150 пар Al0 o8Gao.92(In)N квантовых ям, толщиной ~ 0,75 нм, разделенных барьерами A1N толщиной ~ 1,0 нм.

Структура (II) содержит буферный слой A1N 40 нм, затем буферный слой КПСР ~ 300 нм со средним составом ~0,7, прозрачным до

длин волн 240 нм, затем п-, /-, и ¿»-типа слои КПСР А1Ы/А1о.о8Сао ^ различной толщины и оптической ширины запрещенной зоны, от ~ 4,96 эВ (-250 нм) в /-слое до - 5,17 эВ (-240 нм) в п- и р-слоях. КРСР были легированы кремнием и магнием в и- и /¿»-областях, соответственно, и не легированы в /-области.

Типичная вольт-амперная (1-У) характеристика диода (I) представлена на рис. 4. Измерен темновой ток утечки 0,5+0,6 пА при обратном напряжении <0,1 В. Ток утечки при напряжении -5 В ниже чем 50 пА. Из зависимости (сГУ/<11) от напряжения, показанной на вставке рис. 4, получено значение дифференциального сопротивления фотодетектора при нулевом напряжении —1-Ю11 Ом и значение характеристического произведения Я,А -6,2-108 Ом см2. Спектральная зависимость фоточувствительности показана на рис. 5. Фоточувствительность в диапазоне длин волн от 260 нм до 380 нм падает на шесть порядков, показывая на нечувствительность для видимой области спектра.

Фоточувствительность 25 мА/Вт была измерена для длины волны

260 нм. Это соответствует внешней квантовой эффективности 12,5%.

I-

Рис. б.Вольтамперная характеристика Рис. 7. Спектральная фотофотодиода для /1=247 нм(Н). чувствительность фотодиода.

для 1=247 нм (II).

Расчет обнаружительной способности фотодиода для нулевого напряжения смещения, использующий значение Г^А, полученное выше, дает величину 0*=1,41012 см Гц1/2Вт"'.

Типичная вольт-амперная (1-У) характеристика рч-п фотодетектора (II) представлена на рис. 6. Измерен темновой ток утечки 0,3-г0,5 фА при

I 5

обратном напряжении <0,1 В. Ток утечки при напряжении -20 В ниже чем 5 нА. Получено значение дифференциального сопротивления фотодиода при нулевом напряжении ~ 6,6-10м Ом и значение характеристического произведения 1,510м Ом см2. Спектральная зависимость

фоточувствительности фотодиода (II) показана на рис. 7. Фотодетектор имеет фоточувствительность 15 мА/Вт и 62 мА/Вт и внешнюю квантовую эффективность 7,5% и 30% при напряжении, равном нулю и —10 В, соответственно. Расчет обнаружительной способности фотодиода (II) для нулевого напряжения смещения, использующий значение R<,A, полученное выше, дает величину D*=4,5-1013 см Гц'^Вт"1.

Разработанные и изготовленные солнечно-слепые фотодетекторы показали рекордные значения темновых токов и обнаружительной способности для приборов, изготовленных на слоях, выращенных методом МПЭ с аммиаком.

Четвертый раздел посвящен демонстрации возможности изготовления светодиодов УФ диапазона спектра (262 нм и 280 нм), изготовленных на основе легированных КПСР. Мощность излучения светодиодов составила 160 мкВт (280 нм) и 100 мкВт (262 нм) при прямом импульсном токе 250 А/см2.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Оптимизация режимов нуклеации и роста буферного слоя, а именно температуры и скорости роста, соотношения потоков элементов III и V группы, позволяет получать эпитаксиальные слои и гетероструктуры на основе GaN, AIN и AlGaN с высоким кристаллическим совершенством на кремниевых и сапфировых подложках.

2. Образование нитрида кремния при чередовании потоков алюминия и аммиака способствует формированию высокотемпературного буферного слоя A1N высокого качества на кремниевых подложках.

3. Использование высокотемпературного A1N буфера' на сапфировых подложках позволяет получать эпитаксиальные слои GaN и AlGaN высокого качества, имеющие полярность элемента III группы.

4. Температурная зависимость ширины запрещенной зоны GaN близка к зависимости для объемного GaN и хорошо описывается моделями Паслера и Варшни. Концентрация электронов в GaN может быть оценена из измерений интенсивности Раман-спектров A,(LO) и Е22 мод. Оценена энергия связи свободных экситонов 29+2 мэВ.

5. Эффективная ширина запрещенной зоны, Eg, короткопериодных сверхрешеток (КПСР) AlN/Alo.osGao^N с шириной ямы 0,50 и 0,75 нм

может быть изменена заданным образом с .4,50 до 5,30 эВ путем изменения периода с 1,25 до 2,25 нм.

6. Показано, что в результате легирования магнием и кремнием КПСР Alo4Gao.6N/GaN может быть достигнута концентрация дырок -5-1017 см"3 и электронов —1 -101* см"3, соответственно.

7. Показано, что кремний является мелким донором в слоях AlxGai.xN:Si с энергией активации 20+26 мэВ независимо от состава твердого раствора в диапазоне 0,56<х<0,85.

8. Установлено, что в эпитаксиальных слоях р-типа GaN:(Mg+0) и Alo osGao.92N:(Mg+0), выращенных МПЭ с аммиаком, энергия активации акцептора может быть снижена с 200±20 мэВ до 145±20 мэВ и с 250±20 мэВ до 195±20 мэВ, соответственно, при соотношении Mg/O = 40.

9. Показано, что вхождение Mg уменьшается с 2-1020 см"3 до 2-101' см"3 в слоях GaN и A1N, соответственно, выращенных МПЭ с аммиаком с постоянной скоростью роста в диапазоне температур 780+820 °С.

10. Показано, что использование КПСР AlN/AloosGao^N в приборных структурах, выращенных методом МПЭ с аммиаком, позволяет создать солнечно-слепые фотоприемники с высокой обнаружительной способностью при нулевом напряжении.

11. Экспериментально установлено, что скорость травления AIxGa|.xN и СР AIN/AlGaN в ИСП/РИП плазме при соотношении потоков газов CF4/Ar = 20/4 sccm, ИСП(1СР)=300 Вт, PHT(RIE)=150 Вт, давлении = 10 мТорр не зависит от состава твердого раствора во всем диапазоне 0<х<1.

12. Показано, что спектральная плотность мощности шума в AlGaN-GaN фотодиодах, измеренная для частоты 1 Гц, имеет экспоненциальную зависимость от напряжения и может быть аппроксимирована линейной

зависимостью: S' = (l7n„Jf)^А/Ап , где А0 - характеристический

параметр площади, А - площадь диода, у — коэффициент, равный 1, /частота.

Список цитированной литературы

1. M. Razeghi and A. Rogalski, "Semiconductor Ultraviolet Detectors," Applied Physics Reviews, J. Appl. Phys., 79(10), 7433+7473 (1996),

2. S. Donati,"Photodetectors", Prentice Hall (2000).

3. E. F. Schubert, W. Grieshaber, I.D. Goepfert, "Enhancement of deep acceptor activation in semiconductors by superlattice doping", Appl. Phys. Lett., 69, 3737+3739 (1996).

4. J. Hwang, W.J. Schaff, L. Eastman, et al. "Si doping of high-Al-mole fraction AlxGaj_xN alloys with rf plasma-induced molecular-beam-epitaxy", Appl. Phys. Lett., 81,5192+5194 (2002).

Основные_материалы диссертации опубликованы

в следующих работах:

1. Б.А. Борисов, В.В. Курятков. С.А. Никишин, М. Holtz, and Н. Temkin, «Короткопериодные AIN/AlGaN сверхрёшетки для светодиодов, работающих в дальнем ультрафиолете», 4-я Всероссийская конференция «Нитриды галлия, индия и алюминия: структуры и приборы», ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, 2005, Санкт-Петербург, Россия.

2. С.А. Никишин, Б.А. Борисов, В.В. Курятков и др. "Short period superlattices of AIN/AlGaN for deep UV light emitting diodes," 4-я Международная конференция "Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures (PLMCN4)", Санкт-Петербург, июль 3-5, 2004, Россия.

3. С. Никишин, Г. Кипшидзе, В.В. Курятков и др. "GaN р-п переходы на Si(lll) и сапфире(0001)," 4-е Всероссийское совещание «Нитриды галлия, индия и алюминия — структуры и приборы», Санкт-Петербург, сентябрь 18-19,2000, Россия.

4. Б.А. Борисов, С.Н. Никишин, В.В. Курятков. В.И. Кучинский и др. «Повышенная излучательная рекомбинация квантовых ям AlGaN, выращенных методом молекулярно-пучковой эпитаксии?, ФТП, 2006, 40 (4), 460-463.

5. V. Kuryatkov. B.Borisov, J. Saxena, et al., "Analysis of nonselective plasma etching of AlGaN by CF4/Ar/C12", J. Appl. Phys., 2005, 97 (7), Art. No.073302.

6. B. Borisov, V. Kuryatkov. Yu. Kudryavtsev, et al., "Si-doped AlxGai.xN (0.56 < x < 1) layers grown by molecular beam epitaxy with ammonia", Appl. Phys. Lett., 2005,87,132106.

7. K. Zhu, V. Kuryatkov. B. Borisov, et al. "Evolution of Surface Roughness of A1N and GaN Induced by Inductively Coupled Cb/Ar Plasma Etching", J. Appl. Phys., 2004,95, 4635^641.

8. V. Kuryatkov. A. Chandolu, B. Borisov, et al. "Solar-blind ultraviolet photodetectors based on superlattices of AlN/AlGa(In)N", Appl. Phys. Lett., 2003, 82 (9), 1323-1325.

9. S.A. Nikishin, V.V. Kuryatkov. A. Chandolu, et al., "Deep Ultraviolet Light Emitting Diodes Based on Short Period Superlattices of AlN/AlGa(In)N", Jpn. J. Appl. Phys., 2003,42, L1362-L1365.

10. V. Kuryatkov. K. Zhu, B. Borisov, et al., "Electrical properties of p—n junctions based on superlattices of AlN/AlGa(In)N", Appl. Phys. Lett., 2003,83,1319-1321.

11. G. Kipshidze, V. Kuryatkov. B. Borisov, et al., "Deep ultraviolet AlGalnN-based light-emitting diodes on Si (111) and sapphire Phys. Stat. Sol. (a), 2002,192, 286-291.

12. G. Kipshidze, V. Kuryatkov. B. Borisov, et al. "AlGalnN-based ultraviolet diodes grown on Si (111)", Appl. Phys. Lett, 80, 2002, 3682- 3684.

13. A.S. Zubrilov, S.A. Nikishin, G.D. Kipshidze, V.V. Kuryatkov. et al. "Optic properties of GaN grown on Si (111) by gas source molecular beam epitaxy with ammonia", J. Appl. Phys., 2002, 91 (3), 1209-1212.

14. G. Kipshidze, V. Kuryatkov. B. Borisov, et al. "Mg and O codoping in p-type GaN and AlxGai_xN (0<x<0.08)'\ Appl. Phys. Lett., 2002, 80 (16), 2910-2912.

15. V.V. Kuryatkov. H. Temkin, J.C. Campbell, R.D. Dupuis, "Low-noise photodetectors based on heterojunctions of AlGaN-GaN", Appl. Phys. Lett., 2001, 78, 3340-3342.

16. V.V. Kuryatkov. G.D. Kipshidze, S.A. Nikishin, P.W. Deelman, and H. Temkin, "AlGaN-based photodetectors grown by gas source molecular beam epitaxy with ammonia", Phys. Stat. Sol. (a), 2001,188 (1), 317-320.

17. P.W. Deelman, R.N. Bicknell-Tassius, V.V. Kuryatkov. S.A. Nikishin, and H. Temkin, "Low noise GaN Schottky diodes on Si(lll) by MBE", Appl. Phys. Lett., 2001, 78,2172-2174.

18. S. Nikishin, V. Kuryatkov. G. Kipshidze, et al. "Gas source molecular beam epitaxy of high quality AlxGaj.xN (0< x < 1) on Si(lll)", J. Vac. Sci. Technol. B, 2001,19 (4), 1409-1412.

it

Отпечатано в типографии ПИЯФ РАН

188300, Гатчина Ленинградской обл., Орлова роща Зак. 298, тир. 100, уч.-изд. л. 1; 21.08.2006 г.

введение.

Глава 1. Обзор литературных данных по фотодетекторам ультрафиолетового диапазона спектра на основе AIxGaj.xN.

Введение.

1.1. Некоторые определения.

1.2. Шум в фотодетекторах.

1.3. Спектральная чувствительность GaNи AlGaNфотодетекторов.

1.4. GaN- фотодетекторы на барьерах Шоттки.

1.5. GaN - детекторы с гомопереходом.

1.6. AlGaN-GaNгетеропереходы.

1.7. Гетероструктуры на основе AlGaN.

1.8. Лавинные фотодиоды.

Выводы.

Глава 2. Постановка экспериментов н экспериментальные методики.

2. /. Установка роста эпитаксиальных структур МПЭ RIBER32P.

2.2. Методика проведения эпитаксиального роста на установке RIBER 32 Р.

2.2. Основные методики измерения параметров эпитаксиальных слоев и гетероструктур.

2.2.1. Установка измерения катодолюминесценции.

2.2.2. Установка измерения эффекта Холла.

2.2.3. Установка измерения спектральной фоточувствительности фотодетекторов.

2.2.4. Методика измерения удельного сопротивления контактов к легированным слоям п- и р-типа проводимости.

2.2.5. Методика измерения вольтамперпых и вольтфарадпых характеристик.

2.2.6. Прочие методы.

2.3. Плазменное травление.

2.3.1. Травление AlxGa,.xN в плазме Cl/Ar.

2.3.2. Неселективное плазменное травление AlxGai.xN в СF/Аr/CI2.

Выводы.

Глава 3. Исследование электрических и оптических свойств слоев GaN, AlGaN и КПСР.

3.1. Исследование оптических и электрических свойств AlxGat.xN (0 < х < 1), выращенного методом МПЭ с аммиаком па подложках Si(lll) п- и р- типа.

3.2. Исследование оптических и электрических характеристик GaN, выращенного методом МПЭ с аммиаком на Si (111).

3.3. Исследование кристаллических и оптических свойств короткоперйодных сверхрешёток AIN/AlGaN.

Выводы.

Глава 4. Изучение электрических свойств слоев л-,/7-типа на основе GaN, AlGaN и КПСР.

4.1. Исследование легирования кремнием AlxGai.xN (0,56 < х < 1), выращенного МПЭ с использованием аммиака.

4.2. Исследование влияния кислорода на легирование магнием слоев GaN:(Mg+0) и AlxGa,.xN:(Mg+0) (03с<0,08), выращенных МПЭ с использованием аммиака.

4.3. Легирование слоев AxlGai.xN (0<х<0,35) магнием.

4.4. Легирование и электрические свойства короткопериодиых сверхрешёток.

Выводы.

Глава 5. Приборы ультрафиолетового диапазона спектра, исследование электрических и оптических характеристик.

5.1. Исследование электрических характеристик фотодиодов па барьере Шоттки, изготовленных на n-GaN, выращенном МПЭ па кремнии Si(lll).

5.2. Исследование электрических и оптических характеристик фотодиодов на основе AlGaN-GaN, выращенных на сапфире.

5.3. Получение и исследование оптических и электрических характеристик фотодетекторов ультрафиолетового диапазона па КПСР AlN/AlGa(In)N нечувствительных для области видимого света

5.4. Светодиоды ультрафиолетового диапазона 280 и 262 им на КПСР

AIN/AlGaN.

Выводы.

В настоящее время фотодетекторы и светодиоды ультрафиолетового диапазона находят все более широкое применение в научных исследованиях, в частности в исследовании биологических объектов, в исследовании космоса, а также в бытовых приборах и электронной аппаратуре.

Вполне закономерно, что именно шорокозонные полупроводники, такие как GaN, AlGaN и A1N (нитриды элементов III группы, далее Ш-нитриды), t привлекли внимание разработчиков приборов. Так, например, AlGaN может быть выращен с составом в широком диапазоне, от GaN(3,42 эВ) до A1N(6,2 эВ). Таким образом, имеется реальная возможность изготовления различных оптоэлектронных приборов, основанных на межзонных оптических переходах в ультрафиолетовой области спектра, вплоть до 6,2 эВ, прежде всего фотодетекторов и светодиодов [174,183,179,195].

Фотодетекторы ультрафиолетового диапазона спектра, основанные на переходах в прямозонных растворах AlxGa(.xN, принципиально должны иметь более высокую чувствительность и эффективность в сравнении с традиционно используемыми кремниевыми детекторами, в которых используются оптические фильтры для подавления поглощения в видимой области спектра. Верхние слои земной атмосферы интенсивно поглощают солнечное ультрафиолетовое излучение с длиной волны короче X = 280 нм (hv ~ 4,43 эВ) и использование AlxGai.xN с х > 0,4 (Eg ~ 4,2 эВ) открывает уникальную возможность для разработки нового поколения фотодетекторов.

Фотодетекторы, работающие в спектральном диапазоне 240+280 нм и не чувствительные к солнечному освещению, не имеют лимита по фоновому излучению и могут быть названы солнечно слепыми (solar-blind). Такие фотодетекторы могут иметь сравнимые с фотоумножителями характеристики, если удовлетворят следующим трудновыполнимым требованиям: - высокая фоточувствительность в области спектра 240+280 нм,

- низкие токи утечек, соответствующие эквивалентной мощности шума ~10'15 Вт,

- абсолютная нечувствительность к видимому свету.

Эпитаксиальные слои III-нитридов получают в основном методами газофазной эпитаксии из металлорганических соединений (МОСГЭ) и молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ). Несомненно, МПЭ является одним из наиболее перспективных методов получения полупроводниковых структур с толщинами слоев, находящимися на атомном уровне. Метод МПЭ позволяет получать слоистые структуры высокой чистоты с атомарно малыми толщинами, производить контроль роста сверхтонких слоев с резкими изменениями состава на границах за счет относительно низких температур роста, получать высокую однородность состава и уровня легирования вдоль поверхности структуры.

Серьезной проблемой при создании приборов УФ диапазона спектра, является проблема получения высоколегированных слоев AlGaN п- и р-типа с высоким составом A1N и обеспечения достаточно низкого последовательного сопротивления прибора в целом, низкого рабочего напряжения, малой мощности потребления. Один из путей решения этой проблемы заключается в использовании сверхрешёток (CP) [197]. В связи с этим, исследование электрических и оптических свойств CP для приборов дальней ультрафиолетовой области спектра представляет значительный интерес.

Решение задачи получения приборов дальнего ультрафиолетового диапазона спектра требует также создания омических контактов к AlGaN с высоким составом A1N в структурах и отработки методов травления этих твердых растворов.

Таким образом, получение высококачественных слоев AlxGai.xN и сверхрешёток на их основе, разработка фотодетекторов УФ диапазона и исследование их электрических и оптических характеристик является весьма актуальным.

Цель работы заключается в разработке технологии получения фотодетекторов УФ спектрального диапазона на основе твердых растворов AlxGai.xN, исследование электрических и оптических характеристик. Для этого необходимо решить следующие задачи:

1. Получить слои GaN и AlGaN высокого кристаллического качества методом МПЭ с аммиаком и исследовать оптические и электрические характеристики этих слоев.

2. Исследовать легирование магнием и кремнием слоев AlxGaixN, выращенных методом МПЭ с аммиаком.

3. Исследовать легирование магнием и кремнием CP AIN/AlGaN и AlGaN/GaN, выращенных методом МПЭ с аммиаком.

4. Разработать технологию изготовления фотодетекторов ультрафиолетового диапазона спектра 250-К380 нм.

5. Исследовать оптические и электрические характеристики изготовленных фотодетекторов и провести анализ полученных результатов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые получены систематические данные об оптических свойствах короткопериодных сверхрешёток (КПСР) A1N/ AlxGa|.xN в области средних составов A1N от 0,50 до 0,85.

2. Показано, что эффективная ширина запрещенной зоны, Eg, КПСР AlN/Al0.08Ga0.92N при ширине ямы 0,50 и 0,75 нм может быть изменена заданным образом на ~ 100+400 мэВ путем изменения периода в интервале от 1,25 нм до 2,25 нм.

3. Получены и исследованы слои «-типа AlxGa|.xN:Si, выращенные методом МПЭ с газовыми источниками аммиака и силана, с высоким уровнем легирования (>1019 см'3) вплоть до состава х~0,85.

4. Исследовано вхождение магния в слоях AlxGa!.xN:Mg, 0<х<1, выращенных МПЭ с постоянной скоростью роста, при стехиометрическом соотношении III/V элементов в диапазоне температур 780-г820°С и установлено, что вхождение Mg уменьшается более чем на порядок при изменении состава от х=0 до х=1.

5. Исследовано влияние кислорода на легирование магнием слоев

20 3

GaN:(Mg+0) и Al0.08Ga0.92N:(Mg+O) с концентрацией Mg -МО см", выращенных МПЭ с использованием аммиака. Установлено, что кислород в твердой фазе снижает энергию активации акцептора.

6. Исследованы оптические и электрические характеристики GaN и AlGaN, выращенных методом МПЭ с аммиаком и найдены условия получения слоев высокого кристаллического качества GaN и AlGaN на Si (111) и на сапфире (0001).

Практическая ценность работы

1. Разработана технология роста слоев GaN и AlGaN высокого кристаллического качества методом МПЭ с аммиаком на кремнии (111) и на сапфире (0001).

2. Исследовано легирование твердых растворов AlxGai.xN п- и р-типа различного состава (0<х<1).

3. Исследовано легирование магнием и кремнием КПСР AlN/Alo.osGao.gsN.

4. Обнаружено уменьшение энергии активации акцептора магния в эпитаксиальных слоях GaN и Alo.osGao.gsN, выращенных методом МПЭ с аммиаком в присутствии кислорода.

5. Разработана технология изготовления фотодетекторов УФ диапазона спектра 250-г380 нм.

-у

6. Показано, что Шоттки диоды с размером мезы 86x86 мкм , изготовленные на эпитаксиальных слоях «-GaN, выращенных МПЭ с аммиаком на Si(l 11),

8/2 имеют плотность темнового тока -2,10-10' А/см при напряжении -2 В и

29 2 /. плотность мощности шума на частоте 1 Гц -9-10' А/Гц при нулевом напряжении.

7. Исследованы оптические и электрические характеристики фотодетекторов диапазона длин волн 250ч-380 нм на основе КПСР AlN/Alo.osGao^N, выращенных на сапфире (0001) методом МПЭ.

8. Исследованы шумовые характеристики фотодиодов на основе AlGaN-GaN, выращенных методом МОСГЭ. Показано, что спектральная плотность мощности шума в AlGaN-GaN фотодиодах, измеренная для частоты 1 Гц, имеет экспоненциальную зависимость от обратного напряжения и может быть аппроксимирована зависимостью:

S* = (/2Темн. lf)^AI А0 > где Ао - характеристический параметр площади, А площадь диода, у - коэффициент равный 1, f- частота.

9. Разработан метод травления AlxGai.xN и CP AIN/AlGaN в плазме CF4/Ar для состава твердого раствора 0<х<1. Впервые показано, что скорость травления AlxGa|.xN и CP AIN/AlGaN в плазме CF4/Ar не зависит от состава твердого раствора во всем диапазоне 0<х<1.

Научные положения, выносимые на защиту;

1. Кремний является мелким донором в AlxGai.xN с энергией активации 20-г26 мэВ, независимо от состава твердого раствора в диапазоне 0,56<х<0,85 и концентрации кремния в диапазоне 10|8-г5-1019 см'3.

2. В слоях GaN:Mg и AlN:Mg, выращенных МПЭ с аммиаком с постоянной скоростью роста при стехиометрическом соотношении III/V элементов в диапазоне температур 780-г820нС, вхождение Mg отличается на порядок, 2-1020 см'3 и 2 • 1019 см"3, соответственно.

3. В эпитаксиальных слоях р-типа GaN:(Mg+0) и Al0.08Ga0.92N:(Mg+O) с концентрацией Mg МО20 см"'1, выращенных МПЭ с аммиаком, энергия активации акцептора может быть снижена с 200 ±20 мэВ до 145 ±20 мэВ и с 250 ±20 мэВ до 195 ±20 мэВ, соответственно, при соотношении концентраций Mg и О в твердой фазе Mg/O = 40.

4. Эффективная ширина запрещенной зоны, Eg, КПСР AlN/Alo.o8Gao.92N с шириной ямы 0,50 и 0,75 нм может быть изменена заданным образом с 4,50 до 5,30 эВ путем изменения периода от 1,25 до 2,25 нм.

5. Скорость травления AlxGai.xN в CF4/Ar плазме ИСП (индуктивно связанная плазма) /РИП (реактивно ионная плазма) не зависит от состава твердого раствора при соотношении потоков газов CF4/Ar = 20/4 seem, ИСП=300Вт, РИП=150Вт, давлении = 10 мТорр.

6. Использование КПСР AlN/Alo.osGao^N в приборных структурах, выращенных методом МПЭ с аммиаком, позволяет создать солнечно-слепые фотоприемники с низким уровнем темнового тока и высокой обнаружительной способностью при нулевом напряжении.

Апробация работы. Основные положения работы представлены на:

1. 4-я Всероссийская конференция "Нитриды галлия, индия и алюминия: структуры и приборы", Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, 2005, Санкт-Петербург, Россия

2. The Materials Research Society Meeting, Boston, Massachusetts, 2005, USA.

3. 4-я Международная конференции "Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures (PLMCN4)", 2004 г. С.-Петербург, Россия.

4. 4-е Всероссийское совещание "Нитриды галлия, индия и алюминия -структуры и приборы", Санк-Петербург, 2000, Россия.

5. 46th Electronic Materials Conference, University of Notre Dame, IN, USA, 2004.

6. 5th International Conference on Nitride Semiconductors, ICNS-5, 2003, Nara, Japan.

7. 45th Electronic Materials Conference, Salt Lake City, USA, 2003.

8. 8th Wide-bandgap Ill-Nitride Workshop, Richmond, USA, 2003.

9. 44th Electronic Materials Conference, University of California, Santa Barbara, 2002.

10. International Workshop on Nitride Semiconductors, 2002, Aachen, Germany.

11. 7th Wide Bandgap Ill-Nitride Workshop, Richmond, Virginia, 2002, USA. 12.4th International Symposium on Blue Laser and Light Emitting Diodes,

ISBLLED-4), 2002, Cordoba, Spain.

13. ICNS-4, 2001, Denver, Colorado, USA.

14. MRS Fall Meeting, 2000, Boston, Massachusetts, USA.

15. 18th Annual North American Conference on Molecular Beam Epitaxy, Phoenix, Arizona, 2000, USA.

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 18 научных работах.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего '245 наименований. Основная часть работы изложена на 174 страницах машинописного текста. Работа содержит 84 рисунков и 5 таблиц.

Выводы

В данной главе описано получение и исследование характеристик фотодетекторов УФ диапазона спектра. л

Показано, что Шоттки диоды с размером мезы 86x86 мкм, изготовленные на эпитаксиальных слоях «-GaN, выращенных МПЭ с аммиаком на Si(lll), имеют рекордные на момент выполнения работы темновые токи и шумовые характеристики. Плотность темновых токов о л составила -2,10x10' А/см при смещении -2 В и плотность мощности шума на лл л частоте 1 Гц ~9х 10" А /Гц при нулевом напряжении.

Проведено детальное исследование вольтамперных и шумовых характеристик p-i-n фотодиодов на основе AlGaN-GaN. Введение дополнительно углубленного окна p-AIo.13Gao.87N позволило увеличить квантовую эффективность за счет прохождения большего количества света до внутренней области поглощения по сравнению с фотодиодами на GaN гетеропереходах. Получены значения квантовой эффективности -38% для 1-360 нм и - 22% для 1-300 нм при напряжении смещения -15 В.

Фотодиоды показали очень низкие токи утечки при малых напряжениях смещения, менее чем 1x10 А/см при -5 В. Для диода диаметром 50 мкм темновой ток при напряжении -5 В был менее Ю-14 А. Плотность тока при обратном смещении не зависела от размеров структуры.

Измерение 1-V в диапазоне температур от 20 °С до 250 °С показало энергию активации темнового тока 0,4 эВ для напряжений обратного смещения от -1 В до -20 В. При нулевом смещении типичное значение дифференциального сопротивления фотодиода диаметром 250 мкм было равно /?0 ~2,5- 1014 Ом, и соответственно ,13- 10й Ом-см2. Для диода с диаметром мезы 50 мкм, /?о>4- Ю15 Ом.

Исследована зависимость плотности мощности шума в диапазоне частот от 1 Гц до 1 кГц для различных напряжений смещения. Для напряжений смещения ниже 10 В спектр шума близок к \lf типу шума. При более высоких уровнях обратного смещения наблюдается зависимость типа \lf , где у = 3. Это может быть связано со сложной природой возникновения шума, в частности, из-за влияния генерационно-рекомбинационных процессов. На частотах выше 1 кГц наблюдался только тепловой и дробовый шум.

Измерение температурной зависимости плотности мощности шума показало на активационное поведение с энергией активации 0,37-f0,42 эВ. Что подтверждает соответствие между I-V измерениями и измерениями шума.

Измерения спектральной плотности шума Sn для частоты 1 Гц при комнатной температуре показали экспоненциальную зависимость S„ от напряжения, а изменения величины Sn составили восемь и пять порядков при изменении напряжения от -5 В до -30 В, для фотодиодов большего и меньшего диаметра, соответственно. Получены экстраполированные к нулю

Л Л л напряжения значения Sn = 1,5-10 и 3,6-10" А /Гц для 250 мкм и 50 мкм диаметра диодов, соответственно. Для диодов с диаметром 50 мкм при нулевом смещении получена спектральная плотность шума 3,6-10"32 А2/Гц. На основе данных измерений шумовых и токовых характеристик сделано вычисление лимита обнаружительной способности для комнатной температуры 2,4- 10й смГц|/2Вт|. Фоновый лимит обнаружительной способности составил 3,5-1013 см Гц|/2 Вт-1. Обнаружительная способность фотодиодов сравнима с обнаружительной способностью фотоумножителей ультрафиолетового диапазона спектра.

Впервые показано, что зависимость плотности мощности шума от темнового тока может быть описана феноменологическим выражением S* =

Лемн!f)^AIАа, где Ао - характеристический параметр площади и А площадь диода, измеренная в см2. Зависимость плотности мощности шума от площади диода указывает на объемную, а не на поверхностную природу шума.

Получены фотодетекторы ультрафиолетового диапазона на КПСР

AlN/AlGa(In)N не чувствительные для области видимого света и исследованы t оптические и электрические характеристики

Эпитаксиальные структуры двух типов (I) и (II) были выращены на сапфире методом МПЭ с использованием аммиака. Приборные структуры содержат буферный слой A1N 40 нм, выращенный на сапфире, затем ~1 мкм легированный кремнием GaN буферный слой, две п- и р-типов AlN/AlGa(In)N сверхрешётки и 10 нм Al0.08Ga0.(W2(In)N:Mg контактный слой. Каждая п- и р-тип КПСР содержит 150 пар Al0.08Ga0.92(In)N квантовых ям толщиной -0,75 нм (I) и толщиной -0,50 нм (II), разделенных барьерами A1N толщиной -1,0 нм.

Фотодетекторы (I) показали темновой ток утечки 0,2+0,3 пА и значение дифференциального сопротивления при нулевом напряжении - 1 • 1011 Ом, и

Q ") значение характеристического произведения RoA-6,2• 10 Ом см . Фотодетектор (I) показал фоточувствительность 25 мА/Вт для длины волны 260 нм. Это соответствует внешней квантовой эффективности 12,5%. Расчет обнаружительной способности фотодиода для нулевого напряжения смещения, используя значение R0A, дает величину D*=l,4-1012 см Гц1/2Вт"'.

Фотодетекторы (II) показали темновой ток утечки 0,3+0,5 фА при напряжении <0,1 В. Ток утечки при напряжении ~20 В ниже чем 5 нА. Для фотодетекторов (II) получено значение дифференциального сопротивления при нулевом напряжении - 6,6-1014 Ом и значение характеристического произведения RJ ~1,5Т0П Ом •см . Фотодетектор имеет фоточувствительность 15 мА/Вт и 62 мА/Вт и внешнюю квантовую эффективности 7,5% и 30% при напряжении равном нулю и -10 В, соответственно. Получено значение обнаружительной способности фотодетекторов (II) для нулевого напряжения смещения, D*=4,5-1013 см Гц'^Вт"1.

Разработанные и изготовленные солнечно-слепые фотодетекторы показали рекордные значения темновых токов и обнаружительной способности для приборов, изготовленных на слоях, выращенных методом МПЭ с аммиаком.

Продемонстрирована. возможность изготовления светодиодов ультрафиолетового диапазона спектра (262 нм и 280 нм) на основе легированных КПСР. Мощность излучения светодиодов составила 160 мкВт (280 нм) и 100 мкВт (262 нм) при прямом импульсном токе 250 А/см .

Заключение

Основываясь на полученных в настоящей работе результатах, можно сформулировать следующие основные выводы:

1. Оптимизация режимов нуклеации и роста буферного слоя, а именно, температуры и скорости роста, соотношения потоков элементов III и V группы, на кремниевых и сапфировых подложках позволяет получать эпитаксиальные слои и гетероструктуры на основе GaN, A1N и AlGaN с высоким кристаллическим совершенством методом МПЭ с аммиаком.

2. Образование нитрида кремния при чередовании потоков алюминия и аммиака в МПЭ. с аммиаком способствует формированию высокотемпературного буферного слоя A1N высокого качества на кремниевых подложках.

3. Использование высокотемпературного A1N буфера на сапфировых подложках позволяет получать эпитаксиальные слои GaN и AlGaN высокого качества, имеющие полярность элемента III группы.

4. Температурная зависимость ширины запрещенной зоны GaN близка к зависимости для объемного GaN и хорошо описывается моделями Паслера и Варшни. Концентрация электронов в GaN может быть оценена из измерений относительной интенсивности Раман-спектров A](LO) и Ej2 мод для GaN. Ширина фононной линии Ej2 характеризует качество образцов, а величина энергии Е2 позволяет определить степень напряженности слоя. Оценена энергия связи свободных экситонов 29±2 мэВ.

5. Установлены следующие закономерности для КПСР A1N/Alo.osGao.92N: Эффективная ширина запрещенной зоны, Eg, КПСР AlN/Alo.osGao^N с шириной ямы 0,50 и 0,75 нм может быть изменена заданным образом с 4,50 до 5,30 эВ путем изменения периода с 1,25 до 2,25 нм. При фиксированной ширине ямы, Ее может быть изменена на ~100 мэВ изменением ширины барьера на один монослой. При фиксированном периоде, Eg может быть изменена на ~400 мэВ, если толщина ямы изменяется с двух монослоев на три монослоя с одновременным уменьшением толщины барьера на один монослой. Увеличение толщины ямы на один монослой при сохранении толщины барьера приводит к изменению Eg на ~270 мэВ.

6. Показано, что в результате легирования магнием и кремнием КПСР

17 Ч

Alo.4Gao.6N/GaN может быть достигнута концентрация дырок ~5-10 см" и

18 3 электронов —1-10 см", соответственно.

7. Показано, что кремний является мелким донором в слоях AlxGa].xN:Si с энергией активации 20+26 мэВ независимо от состава твердого раствора в диапазоне 0,56<х<0,85.

8. Установлено, что в эпитаксиальных слоях р-типа GaN:(Mg+0) и AIo.o8Gao.92N:(Mg+0) с концентрацией Mg 1x10 см*, выращенных МПЭ с аммиаком, энергия активации акцептора может быть снижена с 200 ±20 мэВ до 145 ±20 мэВ и с 250 ±20 мэВ до 195 ±20 мэВ, соответственно, при соотношении Mg/O = 40.

9. Показано, что вхождение Mg уменьшается с 2хЮ20 см"3 до 2 хЮ19 см*3 в слоях GaN и A1N, соответственно, выращенных МПЭ с аммиаком с постоянной скоростью роста в диапазоне температур 780+820 °С.

10. Экспериментально установлен оптимальный, с точки зрения легирования слоев Al0.04Ga0.96N магнием, диапазон концентрации Mg: 2+7-1019см'3.

11. Показано, что измененяя толщину ямы и барьера в активной области КПСР A1N/ Alo.oBGao.92N, возможно получить светодиоды для диапазона спектра 260+280 нм.

12. Экспериментально установлено, что скорость травления AlxGai.xN и CP AIN/AlGaN в ИСП/РИП плазме при соотношении потоков газов CF4/Ar = 20/4 seem, ИСП(1СР)=300Вт, PHT(RIE)=150Bt и давлении = 10 мТорр не зависит от состава твердого раствора во всем диапазоне 0 < х < 1.

13. Показано, что спектральная плотность мощности шума в AlGaN-GaN фотодиодах, измеренная для частоты 1 Гц, имеет экспоненциальную зависимость от напряжения и может быть аппроксимирована зависимостью: S\ = ifimJf)^AIA„ > где Aq - характеристический параметр площади, А площадь диода, у - коэффициент равный 1, /- частота.

14. Показано, что использование КПСР AlN/Alo.osGao^N в приборных структурах, выращенных методом МПЭ с аммиаком, позволяет создать солнечно-слепые фотодетекторы с высокой обнаружительной способностью при нулевом напряжении.

1. Adivarahan V., J. Zhang, A. Chitnis et at. "Sub-Milliwatt Power III-N Light Emitting Diodes at 285 nm", Jpn. J. Appl. Phys. 41, L435 (2002).

2. Adivarahan V., S. Wu, A. Chitnis et al. "AlGaN single-quantum-well light-emitting diodes with emission at 285 nm", Appl. Phys. Lett. 81, 3666 (2002).

3. Adivarahan V., S. Wu, J. P. Zhang, A. Chitnis, M. Shatalov, V. Mandavilli, R. Gaska, and M. A. Khan, "High-efficiency 269 nm emission deep ultraviolet light-emitting diodes", Appl. Phys. Lett., 84,4762, 2004.

4. Adivarahan V., Simin G., Tamulaitis G., Srinivasan R., Yang J., Asif Khan M., Shur M. S., and Gaska R., "Indium-silicon co-doping of high-aluminum-content AlGaN for solar blind photodetectors," Appl. Phys. Lett. 79(12), 1903 (2001)

5. Adivarahan V., Simin G., Yang J. W., Lunev A., Khan M. A., Pala N., Shur M., and Gaska R., "SiC^-passivated lateral-geometry GaN transparent Schottky-barrier detectors," Appl. Phys. Lett. 77, 863 (2000).

6. Aggarwal R. L., Melngailis I., Verghese S., Molnar R. J., Geis M. W., and Mahoney L. J., "Temperature dependence of the breakdown voltage for reverse-biased GaN p-n-n+ diodes", Solid State Communications 117, 549 (2001)

7. Akasaki L. and Amano H., Gallium Nitride (GaN), Eds., Pankove J. I. and Moustakas T. D. // Academic Press: San Diego. 1998. - P. 459 - 472.

8. Anbacher O.,"Growth and applications of Group Ill-nitrides," Phys J. D: Appl. Phys. 31 pp.2653-2710 (1998)

9. Ashley K. L., A. G. Milnes "Double Injection in Deep-Lying Impurity Semiconductors", J. Appl. Phys. 35, 369-374 (1964).

10. Ashley L. and Milnes A. G., Double Injection in Deep-Lying Impurity Semiconductors. // J. Appl. Phys. 1964. -35. -P. 369-371.

11. Aspley N., Davis E. A., Troup A. P., Ioffe A. D., "Electronic properties of ion-bombarded evaporated germanium and silicon", J. Phys. C: Solid State Phys.l 1, pp.4983-4996, 1978.

12. Bagraev N. Т., Gusarov A. I., Mashkov V. A., "Spin-correlated electron transfer along broken bonds in semiconductors", Sov. Phys. JETP 68(4), pp.816-825, 1989.

13. Bandic Z. Z., Bridger P. M., Piquette E. C., and McGill Т. C., "Electron diffusion length and lifetime in p-type GaN," Appl. Phys. Lett. 73(22) 3276 (1998)

14. Bhttacharya P., "Semiconductor Optoelectronic Devices," Prentice Hall, 1994

15. Bimberg D., Sondergeld M., and Grobe E. Thermal Dissociation of Excitons Bounds to Neutral Acceptors in High-Purity GaAs. // Phys. Rev. 1971. - B4, -P. 3451-3455.

16. Eiinet F., Duboz J. Y., Laurent N., Rosencher E., Briot 0. and Aulombard R. L., "Properties of a photovoltaic detector based on an n-type GaN Schottky barrier", J. Appl. Phys., v.81, No.9, pp.6449-6454, 1997.

17. Brown D., Boney J., Matthews J., Srinivasan P., Nohava Т., Yang W., and Krishnankutty S., "UV-specific (320-365nm) digital camera based on 128 x 128 focal plane array of GaN/AlGaN p-i-n photodiodes," MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 5,6(1999).

18. Brown J. D., Li J., Srinivasan P., Matthews J., and Schetzina J. F., "Solar-blind AlGaN Heterostructure Photodiodes," MRS Internet J. Nitride Semicond. Res 5, 9 (2000)

19. Brown J. D., Yu Z., Matthews J., Harney S., Boney J., Schetzina J. F., Benson J.

20. D., Dang K. W., Terrill C., Nohava Т., Yang W., and Krishnankutty S., Visible

21. Blind UV Digital Camera Based On a 32 x 32 Array of GaN/AlGaN p-i-n Photodiodes. // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 1999. -4,-9.

22. Brunner D., Angerer H., Bustarret E., Freudenberg F., Hopler R., Dimitrov R., Ambacher O., and Stutzmann M. Optical constants of epitaxial AlGaN films and their temperature dependence. // J. Appl. Phys. 1997. -82. - P. 5090-5096.

23. Buttari D., A. Chini, T. Palacios, R. Coffie, L. Shen, H. Xing, S. Heikman, L. McCarthy, A. Chakraborty, S. Keller, and U. K. Mishra, Origin of etch delay time in Cl2 dry etching of AlGaN/GaN structures, Appl. Phys. Lett., 83, 4779, 2003.

24. Calleja E., Sanchez-Garcia M. A., Monroy E., Sanchez F. J., Munoz E., Sanz-Hervas A., Villar C., and Aguilar M. Growth kinetics and morphology of highquality A1N grown on Si(l 11) by plasma-assisted molecular beam epitaxy. // J.

25. Appl. Phys. 1997. - 82. -P. 4681-4683.

26. Carrano J. C., Grudowski P. A., Eiting C. J., Dupuis R. D., and Campbell J. C., "Very low dark current metal-semiconductor-metal ultraviolet photoconductors fabricated on single-crystal GaN epitaxial layers," Appl. Phys. Lett. 70(15), 1992 (1997).

27. Carrano J. С., Lambert D. J. H., Eiting C. J., Collins C. J., Li Т., Wang S., Yang В., Beck A. L., Dupuis R. D., and Campbell J. C., "GaN avalanche photodiodes," Appl. Phys. Lett. 76(7), 924 (2000)

28. Carrano J. C., Li Т., Grudowski P. A., Eiting C. J., Dupuis R. D., and Campbell J. C., "Comprehensive characterization of metal-semiconductor-metal* ultraviolet photodetectors fabricated on single-crystal GaN," J. Appl. Phys.83(11), 6148 (1998)

29. Carrano J.C., P. A. Grudowski, C. J. Eiting, R. D. Dupuis, and J. C. Campbell, "Current mechanisms in GaN-based metal-semiconductor-metal photodetectors," Appl. Phys. Lett. 72(5), 542 (1997).

30. Casey H. C., Fountain G. G., Alley R. G., Keller B. P., and DenBaars S. P., Appl. Phys. Lett. 68," Low interface trap density for remote plasma deposited Si02 on w-type GaN" 1850-1852(1996)

31. Chang I. F., "Contact resistance in diffused resistors", J. Electrochem. Soc., 117, 368-373 (1970).

32. Chen Q., Asif Khan M., Sun C. J., and Yang J. W. Visible-blind ultraviolet ф photodetectors based on GaN p n junctions. // Electron. Lett. - 1995. - 31,1. P.1781-1782.

33. Chen Q., Wang J. W., Osinsky A., Gangopadhyay S., Lim В., Anwar M.Z., Khant

34. M. A., Kuksenkov D. and Temkin H., "Shottky barrier detectors on GaN for visible-blind ultraviolet detection", Appl. Phys. Lett. 70(17), 2277 (1997).

35. Chen Q., Yang J. W., Osinsky A., Gangopadhyay S., Lim В., Anwar M. Z., Khan M. A., Kuksenkov D., and Temkin H., Appl. Phys. Lett. 70," Schottky barrier detectors on GaN for visible-blind ultraviolet detection "2277-2279 (1997).

36. Cheng T. S., Novikov S. V., Foxon С. Т., and Orton J. W. Mechanisms of magnesium incorporation into GaN layers grown by molecular beam epitaxy. // Solid state Comm. -1999. 109. - P. 439.

37. Chernyak L., Osinsky A., Temkin H, Yang J. W., Chen Q, and Khan M. A., "Electron beam induced current measurements of minority carrier diffusion length in gallium nitride," Appl. Phys. Lett., 69,2531 (1996).

38. Chitnis A., R. Pachipulusu, V. Mandavilli, M. Shatalov, E. Kuokstis, J. P. Zhang, V. Adivarahan, S. Wu, G. Simin, and M. A. Khan, Appl. Phys. Lett. 81, 2938 (2002).

39. Chuang S. L., "Physics of Optoelectronic Devices", Wiley Series in Pure and Applied Optics, 1995

40. Coburn J. W. and H. F. Winters, J.Vac.Sci.Technol., 16, 391, 1979.

41. Copeland J. A., "Semiconductor impurity analysis from low-frequency noise spectra", IEEE Trans. Electron. Devices, ED-18(1), pp.50-53,1971.

42. Donati S.,"Photodetectors", Prentice Hall, 2000

43. Dupuis R. D., Wocsemmad 2002, Austin, Texas

44. Eisenman W. L., Merriam J. D., and Potter R. F., "Operational characteristics of infrared photodetectors", in Semiconductors and Semimetals, vol.12, ed. By Willardson R. K. and Beer A. C., Acedmic Press 1977

45. Erik L. Waldron, John W. Graff, E. Fred Schubert, "Improved mobilities and resistivities in modulation-doped p-type AlGaN/GaN superlattices", Appl. Phys. Lett, 79, 2737-2739 (2001).

46. Garrido J. A, Munroy E, Izpura I, and Munoz E, "Photoconductive gain modeling of GaN photodetectors," Semicond. Sci. Techn. 13, 563 (1998)

47. Goepfert I. D, E. F. Schubert, A. Osinsky, P. E. Norris, N. N. Faleev, "Experimental and theoretical study of acceptor activation and transport properties in p-type AlxGal-xN/GaN superlattices", J. Appl. Phys. 88, 20302038 (2000).

48. Gonon P., Boiko Y., Prawer S., Jamieson D., "Poole-Frenkel conduction in polycrystalline diamond", J. Appl. Phys. 79(7), pp.3778-3780, 1996.

49. Gotz W., Jonson N. M., Walker J., Bour D. P., and Street R. A. Activation of acceptors in Mg-doped GaN grown by metalorganic chemical vapor deposition. //Appl. Phys. Lett. 1996. - 68. - P. 667-669.

50. Grandjean N, Leroux M., Massies J., Mesrine M., and Laiigt M. Molecular Beam Epitaxy of GaN under N-rich Conditions using NH3. // Jpn. J. Appl. Phys. -1999. 38. - Part 1. - No. 2A. - P. 618-621.

51. Grandjean N., Massies J., and Leroux M. Nitridation of sapphire. Effect on the optical properties of GaN epitaxial overlayers. // Appl. Phys. Lett. 1996. - 69. -P. 2071-2073.

52. Grandjean N., Massies J., Damilano В., Karpov S. Yu., and Talalaev R. A. GaN evaporation in molecular-beam epitaxy environment. // Appl. Phys. Lett. 1999. -74.-P. 1854-1856.

53. Grandjean N., Massies J., Leroux M., and Lorenzini P. Ultraviolet GaN light-emitting diodes grown by molecular beam epitaxy using NH3. // Appl. Phys. Lett.-1998.-72.-P. 82-84.

54. Guha S. and Bojarzuk N. A. Multicolored light emitters on silicon substrates. // Appl. Phys. Lett. 1998. - 73. - P. 1487-1489.

55. Guha S. and Bojarzuk N. A. Ultraviolet and violet GaN light emitting diodes on silicon. // Appl. Phys. Lett. 1998. - 72. - P. 415-417.

56. Guha S., Bojarczuk N. A., and Cardone F. Mg in GaN: Incorporation of a volatile species at high temperatures during molecular beam epitaxy. // Appl. Phys. Lett. 1997. - 71. - P. 1685-1687.

57. Guo Q., 0. Kato, A. Yoshida, "Thermal stability of indium nitride single crystal films", J. Appl. Phys., 73, 7969-7971 (1993).

58. Hellman E. S., Buchanan D. N. E., and Chen С. H. Nucleation of A1N on the (7x7) Reconstructed Silicon (111) Surface. // MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. -1998. 3, Article 43. - P. 1-5.

59. Hill R. M., "Hopping conduction in amorphous solids", Phil. Mag., v.24, pp 1307-1325, 1971.

60. Hirayama H., Y. Enomoto, A. Konoshita, A. Hirata, and Y. Aoyagi, Appl. Phys: Lett. 80, 37 (2002).

61. Holtz M., G. Kipshidze, A. Chandolu, J. Yun, B. Borisov, V. Kuryatkov, K. Zhu, S. N. G. Chu, S. A. Nikishin, and H. Temkin, 2002 MRS Fall Meeting, December 2-6, Boston, Massachusetts, USA

62. Holtz M., Seon M., Prokofyeva Т., Temkin H., Singh R., Dabkowski F. P., and Moustakas T. D. Micro-Raman imaging of GaN hexagonal island structures. // Appl. Phys. Lett. 1999. - 75. -P. 1757-1759.

63. Holtz M., T. Prokofyeva, M. Seon, K. Copeland, J. Vanbuskirk, S. Williams, S. A. Nikishin, V. Tretyakov, and H. Temkin, J. Appl. Phys. 89, 7977 (2001).

64. Hooge F. N., "1/f noise is no surface effect", Phys. Lett. 29A, p.139,1969.

65. Hove J. M., Hickman R., Klaassen J. J., Chow P. P., and Ruden P. P., Appl. Phys. Lett. 70, "Ultraviolet-sensitive, visible-blind.GaN photodiodes fabricated by molecular beam epitaxy " 2282-2284 (1997).

66. Hwang J., Schaff W.J., Eastman L. et al "Si doping of high-Al-mole fraction AlxGal-xN alloys with rf plasma-induced molecular-beam-epitaxy", Appl. Phys. Lett. 81,5192 (2002)

67. Ishizaka A., Y. Shiraki, "Low Temperature Surface Cleaning of Silicon and Its Application to Silicon MBE", J. Electrochem. Soc., 151, 666-671 (2004).

68. Ive Т., О. Brandt, H. Kostial, K. J. Friedland, L. Daweritz, and К. H. Ploog, Appl. Phys. Lett., 86, 024106 (2005).

69. J. Li, T. N. Oder, M. L. Nakarmi, J. Y. Lin, H. X. Jiang, "Optical and electricalproperties of Mg-doped p-type AlxGai.xN", Appl. Phys. Lett., 80, 1210-1212' (2002).

70. Jones В. K., "Low-frequency noise spectroscopy", IEEE Trans. Electron. Devices 41(11), pp.2188-2197, 1994.

71. Joseph C. L., UV image sensors and associated technologies, Exp. Astron. 6,97 (1995).

72. Karpov S. Yu., Talalaev R. A., Makarov Yu. N., Grandjean N., Massies, J. and Damilano В. Surface kinetics of GaN evaporation and growth by molecular-beam epitaxy. // Surface Science. 2000. - 450(3). - P. 191.

73. Katayama-Yoshida H, R. Kato, and T. Yamamoto, J. Cryst. Growth 231, 428 (2001).

74. Kazuhide Kumakura, Toshiki Makimoto, Naoki Kobayashi, "Enhanced Hole Generation in Mg-Doped AlGaN/GaN Superlattices Due to Piezoelectric Field", Jpn. J. Appl. Phys., 39, 2428-2430 (2000).

75. Kazuhide Kumakura, Toshiki Makimoto, Naoki Kobayashi, "Enhanced Hole Generation in Mg-Doped AlGaN/GaN Superlattices Due to Piezoelectric Field", Jpn. J. Appl. Phys., 39, 2428-2430 (2000).

76. Khan M. A., J. N. Kuznia, D. T. Olson, T. George, and W. T. Pike, Appl. Phys. Lett. 63,3470(1993).

77. Khan M. A., Kuznia J. N., Olson D. Т., Blasingame M., and Bhattarai A. R., Appl. Phys. Lett. 63," Schottky barrier photodetector based on Mg-doped p-type GaN films" 2455- 2456(1993).

78. Khan M. A., Kuznia J., Olson D. Т., van Hove J. M., Blasingame M., and Reitz L. F., High-responsivity photoconductive ultraviolet sensors based on insulating single-crystal GaN epilayers, Appl. Phys. Lett. 60, 2917-2919 (1992)

79. Khan M. R. H., Koide Y., Itoh H., Sawaki N., and Akasaki I. Edge emission of Al xGa |XN. // Solid State Communications. 1986. -60. -P. 509.

80. Kim J. S., Park С. H., Min H. S., and Park I. Y. Theory of l//noise currents in np diodes, np photodiodes, and Schottky diodes. // AIP Conf. Proc. 1999. -466(1).-P. 123-130.

81. Kim W., Botchkarev A. E., Salvador A., Popovici G., Tang H., and Morko? H. On the incorporation of Mg and the role of oxygen, silicon, and hydrogen in GaN prepared by reactive molecular beam epitaxy // J. Appl. Phys., 82, 1997. -P. 219-226.

82. Kim W., Salvador A., Botchkarev A. E., Aktas 6., Mohammad S. N., and Morko? H. Mg-doped p-type GaN grown by reactive molecular beam epitaxy // Appl. Phys. Lett. 1996. -69. -P. 559-561.

83. Kingston R. H., "Detection of Optical and Infrared Radiation", Springer, 1978

84. Kipshidze G., Kuryatkov V., Borisov В., Holtz M., Nikishin S., and Temkin H. // Appl. Phys. Lett. 2002. - 80. - P. 3682.

85. Kipshidze G., Kuryatkov V., Borisov В., Nikishin S., Holtz M„ Chu S. N. G., and Temkin H. // Phys. Stat. Sol. (a). 2002. -192. - P. 286.

86. Kipshidze G., Richter Wo., and Schenk H., detsches patent Und Markenamt, DE19827198A1, effective June 18 (1998).

87. Kipshidze G., V. Kuryatkov, B. Borisov, M. Holtz, S. Nikishin, and H. Temkin, Appl. Phys. Lett. 80, 3682 (2002).

88. Kipshidze G., V. Kuryatkov, K. Zhu, B. Borisov, M. Holtz, S. Nikishin, and H. Temkin, J. Appl. Phys. 93,1363 (2003).

89. Knotek M. L., Pollak M., Donovan Т. M., Kurtzmann H., Phys. Rev. Lett.30, p.854, 1973.

90. Kodozoy P., Ibbetson J. P., Marchand H., Fini P. Т., Keller S., Speck J. S., DenBaars S. P. and Mishra U. K., "Electrical characterization of GaN p-n junctions with and without threading dislocations," Appl. Phys. Lett. 73(7), 975 (1998)

91. Korotkov R. Y., Gregie J. M., and Wessels B. W. Electrical properties of/?-type GaN:Mg codoped with oxygen // Appl. Phys. Lett. 2001. -78. - P. 222-224.

92. Kovalev D., Averboukh В., Vol D. m, Meyer В. K., Aman H. o, and Akasaki I. Free exciton emission in GaN. // Phys. Rev. B. 1996. - 54, -P. 2518-2522.

93. Kozawa Т., Kachi Т., Капо H., Taga Y., Hashmoto M., Koide N., and Manabe K. Raman scattering from LO phonon-plasmon coupled modes in gallium nitride.//J. Appl. Phys. 1994.-75. -P. 1098-1101.

94. Kozodoy P., Xing H., DenBaars S. P., Mishra U. K., Saxler A., Pernin R.', Elhamri S., and Mitchel W. C. Heavy doping effects in Mg-doped GaN. // J. Appl. Phys. -2000. 87. - P. 1832-1835.

95. Kozub V. I., "Low-frequency noise due to site energy fluctuations in hopping conductivity", Solid State Comm. 97(10), pp.843-846, 1996.

96. Krishnankutty S., Yang W., Nohava Т., and Ruden P. P., "Fabrication and characterization of GaN/AlGaN ultraviolet-band heterojunction photodiodes," MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 3, 7 (1998).

97. Kuksenkov D. V. and Temkin H. Low-frequency noise and performance of GaN p-n junction photodetectors. // J. Appl. Phys. 1998. - 83. - P. 2142-2146.

98. Kuksenkov D., Temkin H., Osinsky A., Gaska R., Khan A., "Origin of conductivity and low frequency noise in reverse-biased GaN p-n junction", Appl. Phys. Lett. 72(11), 1365

99. Kunihiro К, Kasahara К, Takahashi Y, and Ohno Y, "Experimental Evaluation of Impact Ionization Coefficients in GaN," IEEE Electron Dev. Lett. 20(12), 608 (1999)

100. Kuriyama K., Kazama K., Koyama Т., Takamori T, Kamijoh Т., "Photoquenching of the hopping conduction in arsenic-ion-implanted MBE grown GaAs", Solid State Comm., v.103, No.3, pp.145-149, 1997.

101. Kuryatkov V. V., Temkin H, Campbell J. C. and Dupuis R. D, "Low-noise photodetectors based on heterostructures of AlGaN-GaN", Applied Physics Letters 78(21), 3340 (2001)

102. Kuznetsov N. I. and Irvine K. G. Current-voltage characteristics of GaN and AlGaN p-i-n diodes. // Semiconductors. 1998. -32. -P. 335-338.

103. Lee Y. H, H. S. Kim, G. Y. Yeom, J. W. Lee, M. C. Yoo, Т. I. Kim, "Etch characteristics of GaN using inductively coupled C12/Ar and C12/BC13 plasmas", J. Vac. Sci. Technol. A, 12, 1478-1482 (1998).

104. Leroux M, Grandjean N., Beaumont B, Nataf G,.Semond F, Massies J., and Gibart P. Temperature Dependence of Photoluminescence Intensities of Undoped and Doped GaN. // Phys. Stat. Sol. (В). 1999. - 216. - P. 605-608 .

105. Levinstein E, S. L. Rumyantsev and M. S. Shur "Properties of advanced semiconductor materials: GaN, A1N, InN, SiC, SiGe", ed. M, John Wiley&Sons. Inc. NY/Chichester/Weinheim/Brisbane/Singapore/Toronto (2001).

106. Levinstein M.E, S. L. Rumyantsev and M. S. Shur, "Properties of advanced semiconductor materials: GaN, A1N, InN, SiC, SiGe", John Wiley&Sons. Inc. NY/Chichester/Weinheim/Brisbane/Singapore/Toronto (2001).

107. Li L. K., Jurkovic M. J., Wang W. I., Van Hove J. M., and Chow P. P. Surface polarity dependence of Mg doping in GaN grown by molecular-beam epitaxy. // Appl. Phys. Lett.-2000.-76. P. 1740-1742.

108. Lieberman M. A. and Lichtenberg, A. J., Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, (Wiley, New York, 1994).

109. Lim B. W., Chen Q. C., Yang J. Y., and Khan M. A. High responsitivity intrinsic photoconductors based on AljGai .VN. // Appl. Phys. Lett. 1996. -68. -P. 3761-3762.

110. Mackintosh A. J., Phillips R. Т., Ioffe A. D., "The electrical conductivity of amorphous antimony and its dependence on film thickness", Physica B, v. 117118, pp.1001-1004, 1983.

111. Manasreh O. ed, "Ill-Nitride Semiconductors: Electrical, Structural, and Defect Properties," Elsevier 2000

112. Marlow G. S., M. B. Das, "The effects of contact size and non-zero metal resistance on the determination of specific contact resistance", Solid-State Electron., 25,91-94(1982).

113. Mathis S. K., Romanov A. E., Chen L. F„ Beltz G. E., Pompe W., Speck J. S„ "Modeling of threading dislocation reduction in growing GaN layers," J. Crystal Growth 231,371-390 (2001)

114. McCluskey M.D., N. M. Jonson, C. G. Van de Walle, D. P. Bour, M. Kneissl, arid W. Walukiewicz, Phys. Rev. Lett., 80,4008 (1998).

115. Mcintosh К. A., Molnar R. J., Mahoney L. J., Molvar К. M., Melngailis I., Efremov N., Jr., and Verghese S., "Ultraviolet photon counting with GaN avalanche photodiodes," Appl. Phys. Lett 76(26), 3938 (2000).

116. Mogab C. J., A. C. Adams, and D. L. Flamm, Plasma etching of Si and Si02— The effect of oxygen additions to CF4 plasmas, J. Appl. Phys, 49,3796,1978.

117. Mogab C.J., H. J. Levinstein, "Anisotropic plasma etching of polysilicon", J. Vac. Sci. Technol. 17, 721-730 (1980).

118. Mohammad S. N. and Morkoc H., "Progress and prospects of group-Ill nitride semiconductors", Prog. Quantum Electron. 20, 361-525 (1996)

119. Mohammad S. N., Salvador A., and Morko? H. Emerging gallium nitride based devices. // Proceeding of the IEEE. 1995. - 83. - 10. - P. 1306-1355. mgol

120. Molnar R. J., Gotz W., Romano L. Т., and Johnson N. M., Growth of gallium nitride by hydride vapor-phase epitaxy, Crystal Growth J. 178, 147 (1997)

121. Molnar R. J., Singh R., and Moustakas T. Blue-violet light emitting gallium nitride p-n junctions grown by electron cyclotron resonance-assisted molecular beam epitaxy. Appl. Phys. Lett. 1995. - 66. - P. 268-270.

122. Monemar В., Bergman J. P., Buyanova I. A., Amano W. Li, H., and Akasaki I. Free Excitons in GaN. // MRS Internet J. Nitride Semicond. 1996. -1. - Article 2.-P. 1-6.

123. Monemar В., Buyanova I. A., and Bergman J. P., Abstracts of ICSCIII-N'97, August 31-September 5, 1997, Stckholm, Sweden, p.676-677.

124. Monroy E., Calle F., and Mun~oz E., Omne's F. and Gibart P. and Mun~ oz J. A., "AlxGaixN:Si Schottky barrier photodiodes with fast response and high detectivity," Appl. Phys. Lett. 73(15), 2146 91998)

125. Mooradian A. and Wright G. В. Observation of the Interaction of Plasmons with Longitudinal Optical Phonons in GaAs. // Phys. Rev. Lett. 1966. - 16, - P. 9991001.

126. Moore W. J., Freitas J. A., Braga G. С. В., Molnar R. J., Lee S. K., Lee K. Y., and Song I. J. // Appl. Phys. Lett. 2001. - 79. - P. 2570.

127. Morgan M., Walley P.A., "Localized conduction processes in amorphous germanium", Phil. Mag., v.23, pp.661-671, 1971.

128. Morkoc H., "GaN-based modulation doped FETs and UV photodetectors," Naval Research Review 51(1), 26 (1999)

129. Mcrkoc H., "Wide Band Gap Nitrides and Devices, "Springer, Berlin (1998)

130. Morkoc H., Strite S., Gao G. В., Lin M. E., Sverdlov В., and Burns M., "Large-band-gap SiC, III-V nitride, and II-VI ZnSe-based semiconductor device technologies", Appl J. Phys. 76, 1363-1398, (1994)

131. Motchenbacher C. D. and Connelly J. A., "Low-noise Electronic System Design", Wiley Interscience 1993

132. Mott N. F., "Conduction in non-crystalline materials III. Localized states in a pseudogap and near extremities of conduction and valence bands," Phil. Mag., 19, pp.835-852, 1969.

133. Muth J. F., Brown J. D., Johnson M. A. L., Yu Z., Kolbas R. M., Cook J. W., Jr, and Schetzina J. F., "Absorption coefficient and refractive index of GaN, A1N, and AlGaN alloys," MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 4S1, G5.2 (1999)

134. Nakamura S. and Fosol G., "The Blue Laser Diode," Springer, Berlin (1998)

135. Nakamura S., InGaN multiquantum-well-structure laser diodes with GaN-AlGaN modulation-doped strained-layer superlattices, Sel IEEE J. Areas Commun. 4, 483 (1998)

136. Nakarmi M.L., К. H. Kim, K. Zhu, J. Y. Lin, and H. X. Jiang, Appl. Phys. Lett., 85,3769 (2004).

137. Neumayer D. A., J.G.Ekerdt, "Growth of Group III Nitrides. A Review of Precursors and Techniques", Chem. Mater., 8, 9-25 (1996).

138. Nikishin S. A., Faleev N. N., Zubrilov A. S., Antipov V. G., and Temkin H.Growth of AlGaN on Si(l 11) by gas source molecular beam epitaxy. // Appl. Phys. Lett. 2000. - 76. -P. 3028-3030.

139. Nikishin S. A., Francoeur S., and Temkin H. In situ pyrometric interferometry for molecular beam epitaxy of Al4Ga|.xN on Si(lll). // Mat. Res. Soc. Symp. Proc.-2001.-639.-G.6.57.1-5.

140. Nikishin S., Kipshidze G., Kuryatkov V., Choi K., Gherasoiu Iu., Grave de ^ Peralta L., Zubrilov A., Tretyakov V., Copeland K., Prokofyeva Т., Holtz M.,

141. Asomoza R., Kudryavtsev Yu., and Temkin H. Gas source molecular beam epitaxy of high quality AUGa,TN (0 « x « 1) on Si(l 11). //J. Vac. Sci. Technol. -2001.-В 19(4).-P. 1409-1412.

142. Nikishin S., V. Kuryatkov, B. Borisov, G. Kipshidze, A. Chandolu, K. Zhu, M. Holtz, S. N. G. Chu, Yu. Kudryavtsev, R. Asomoza, and H. Temkin, International Workshop on Nitride Semiconductors, 22-25 July, Aachen, Germany, 2002.

143. Nikishin S.A., V. V. Kuryatkov, B. A. Borisov, G. D. Kipshidze, A. Chandolu, M. Holtz, L. Chernyak, and H. Temkin, Technical digest, Th-A9.6, p. 160, 5th International Conference on Nitride Semiconductors, May 25-30, 2003, Nara, Japan.

144. Oguzman I. H., Bellotti E., Brennan K., Kolnik J., Wang R., and Ruden P. P., "Theory of hole initiated impact ionization in bulk zincblende and wurtzite GaN", J. Appl. Phys. 81(12), 7827 (1997)

145. Omnes F., Marenco N., Beaumont В., de Mierry Ph., Monroy E., Calle F., and Munoz E. Metalorganic vapor-phase epitaxy-grown AlGaN materials for visible-blind ultraviolet photodetector applications. // J. Appl. Phys. 1999. -86. -P. 5286-5292.

146. Osinsky A., Gangopadhyay S., Gaska R., Williams В., Khan M. A., Kuksenkov D., and Temkin H., "Low noise p-7t-n GaN ultraviolet photodetectors," Appl. Phys. Lett. 71(16), 2334 (1997).

147. Osinsky A., Gangopadhyay S., Lim B. W., Anwar M. Z., Khan M. A., Kuksenkov D., and Temkin H. Schottky barrier photodetectors based on AlGaN. // Appl. Phys. Lett. 1998. -72. -P. 742-744.

148. Osinsky A., Gangopadhyay S., Yang J. W., Gaska R., Kuksenkov D., Temkin H., Shmagin I. K., Chang Y. C., Muth J. F., and Kolbas R. M., "Visible-blind GaN Schottky barrier detectors grown on Si(lll)," Appl. Phys. Lett. 72(5), 551 (1998).

149. Osinsky A, Shur M. S., Gaska R., and Chen Q., "Avalanche breakdown and breakdown luminescence in p-pi-n GaN diodes," Electron. Lett. 34, 691 (1998).

150. Osinsky, S. Gangopadhyay, J. W. Yang, R. Gaska, D. Kuksenkov, H. Temkin, I. K. Shmagin, Y. C. Chang, J. F. Muth, and R. M. Kolbas. Visible-blind GaN Schottky barrier detectors grown on Si(l 11). // Appl. Phys. Lett. 1998. - 72. -P. 551-553.

151. Panish M. B. and Temkin H ."Gas Source Molecular Beam Epitaxy," Springer 1993

152. Passler R. Basic Model Relations for Temperature Dependencies of Fundamental Energy Gaps in Semiconductors. // Phys. Stat. Sol.(B). 1997. -200.-P. 155-172.

153. Pau J. L, Monroy E., Narajo F. B, Munoz E, Calle F, Sanchez-Garcia M. A., and Calleja E. High visible rejection AlGaN photodetectors on Si(lll) substrates. // Appl. Phys. Lett. 2000. - 76. -P. 2785-2787.

154. Pearsall T. P. and Pollack M. A," Compound Semiconductor Photodiodes", in Semiconductors and Semimetals, 22d, ed. Tsang W. Т., Academic Press 19885

155. Pearton S. J., Zolper J. C, Shu R. J. I, and Ren F, "GaN-.Processing, defects, and devices," J. Appl. Phys. 86(1), 1-78, (1999)

156. Pinczuk A. and Burstein E. Raman Scattering from InSb Surfaces at Photon Energies Near the £, Energy Gap. // Phys. Rev. Lett. 1968. - 21. -P. 10731075.

157. Ploog H. and Brandt 0. Doping of group III nitrides. // J. Vac. Sci. Technol.1998.-A16.-P. 1609-1614.

158. Pollak M. and Riess I., "A percolation treatment of high-field hopping transport", Journ. Phys. C9, pp.2339-2352, 1976.

159. Properties of Advanced Semiconductor Materials GaN, A1N, InN, BN, SiC, SiGe. Edited by M. E. Levinshtein, S. L. Rumyantsev and M. S. Shur. // John Wiley&Sons Inc., N.Y. 2001. - P.l-194.

160. Ptak J., Myers Т. H., Romano L. Т., Van de Walle C. G., and Northrup J. E. Magnesium incorporation in GaN grown by molecular-beam epitaxy. // Appl. Phys. Lett. 2001. - 78. - P. 285-287.

161. R. McClintock, A. Yasan, K. Mayes, D. Shiell, S. R. Darvish, P. Kung, and M. Razeghi, Appl. Phys. Lett., 84, 1248 (2004).

162. Razeghi M. and Rogalski A. Semiconductor ultraviolet detectors // J. Appl. Phys. 1996. - 79. -P.7433-7473.

163. Reeves G. K., "Specific Contact Resistance Using a Circular Transmission Line Model", Solid-State Electron., 23, 487-490 (1980).

164. Reeves G. К., H. B. Harrison, "Obtaining thhe Specific Contact Resistance from Transmission Lint Model Measurements", Elect. Device Lett., EDL-2, 111-113 (1982).

165. Rinaldi R., Antonaci S., Anni M., Lomascolo M., Cingolani R., Botchkarev A., and Morkoc H. Morphological and Optical Characterization of GaN/AIN Heterostructures Grown on Si(l 11) Substrates by MBE. // Phys. Stat. Sol. (B).1999.-216,-P. 701-706.

166. Robey S. W., Kinetic instabilities during plasma etching of GaAs(OOl), Phys.Rev.B, 65, 115306,2002.

167. Rudin S., Reinicke T. L., and Segall В. Temperature-dependent exciton linewidths in semiconductors. // Phys.Rev. В. -1990. 42. - P. 11218-11231 .

168. Rumyantsev S., Levinshtein M., Gaska R., Shur M. S., Yang J. W., and Khan M. A. Low-frequency noise in AlGaN/GaN heterojunction field effect transistors on SiC and sapphire substrates. // J. Appl. Phys. 2000. - 87. - P. 1849-1854.

169. Rumyantsev S., Levinshtein M., Gaska R., Shur M. S., Yang J. W., and Khan M A., J. Appl. Phys. 87, "Low-frequency noise in AlGaN/GaN heteroj unction field effect transistors on SiC and sapphire substrates" 18491854 (2000).

170. Sanchez-Garcia M. A., Narajo F. В., Pau J. L., Jimenez A., Calleja E., and Munoz E. Ultraviolet electroluminescence in GaN/AlGaN single-heterojunction light-emitting diodes grown on Si(l 11).// J. Appl. Phys. 2000. - 87. -P. 15691571.

171. Sandvik P., Mi K., Shahedipour F., McClintock R., Yasan A., Kung P., and Razeghi M., "AlGaN for solar-blind UV detectors," Crystal Growth J. 231, 366 (2001)

172. Schmid J. H., A. Ballestad, B. J. Ruck, M. Adamcyk, and T. Tiedje, Kinetic roughening of GaAs(OOl) during thermal Cl2 etching, Phys. Rev. B, 65, 155315, 2002.

173. Schubert E. F., W. Grieshaber, I. D. Goepfert, "Enhancement of deep acceptor activation in semiconductors by superlattice doping", Appl. Phys. Lett., 1996, 69,3737-3739.

174. Seager С. H., Pike G. E., "Percolation and conductivity: a computer study", Phys. Rev. B, v.10, No.4, pp.1435-1446, 1974.

175. Semond F., Lorenzini P., Grandjean N., and Massies J. High-electron-mobility AlGaN/GaN heterostructures grown on Si (111) by molecular-beam epitaxy. // Appl. Phys. Lett. -2001. 78. -P. 335-337.

176. Shatalov M., A. Chitnis, V. Mandavilli, R. Pachipulusu , J. P. Zhang, V. Adivarahan, S. Wu, G. Simin, M. A. Khan, G. Tamulaitis, A. Sereika, I. Yilmaz, M. S. Shur, and R. Gaska, Appl. Phys. Lett., 82, 163 (2003).

177. Shklovskii В. I., "Theory of 1// noise for hopping conduction", Solid State Comm.33(3), pp.273-276, 1980.

178. Simmons J. G., "Conduction in thin dielectric films", J. Phys. D: Appl. Phys.4, pp.613-657, 1971.

179. Sitar Z., M. J. Paisley, B. Yan, J. Ruan, W. J. Choyke, and R. F. Davis, J. Vac. Sci. Technol. B, 8,316(1990).

180. Smith G., Van Nostrand J., Schreiber P. J., Estes M. J., Dang Т., Temkin H., and Hoelscher J. UV Schottky Barrier Detector Development for Possible Air Force Applications.//Proc. SPIE. 1999. - 3629. - P. 184.

181. Smith M., Chen G. D., Lin J. K., Jiang H. X., Asif Khan M., Sun C. J., Chen Q., and Yang J. W. Free excitonic transitions in GaN, grown by metal-organic chemical-vapor deposition. // J. Appl. Phys. 1996. - 79. -P. 7001-7004.

182. Smorchkova P., Haus E., Heying В., Kozodoy P., Fini P., Ibbetson J. P., Keller S., Den Baars S. P., Speck J. S., and Mishra U. K. Mg doping of GaN layers grown by plasma-assisted molecular-beam epitaxy. // Appl. Phys. Lett. 2000. -76.-P. 718-720.

183. Stevens K. S., Kinniburgh M., and Beresford R., "Photoconductive ultraviolet sensor using Mg-doped GaN on Si(l 11)," Appl. Phys. Lett. 66(25), 3518 (1995)

184. Stillman G. E. and С. M. Wolfe in Semiconductors and Semimetals, ed. K. Willardson R. and Beer A. C., 12, Academic Press, New York 1973

185. SuperLatticeLightEmittingDiod simulator, Semiconductor Technology Research, Inc., Richmond (2003).

186. Sze S. M., "Physics of Semiconductor Devices", Wiley, New York, 1981

187. Sze S.M., Physics of Semiconductot Devices/Willey. New York, 1981.

188. Tanaka Т., Watanabe A., Amano H., Kobayashi Y., and Akasaki I., p-type conduction in Mg-doped GaN and Alo.osGao.92N grown by metalorganic vapor phase epitaxy. // Appl. Phys. Lett. 1994. - 65. - P. 593-594.

189. Tang H., and Webb J. В. Growth of high mobility GaN by ammonia-molecular beam epitaxy. // Appl. Phys. Lett. 1999. - 74. - P. 2373-2374.

190. Taniyasu Y., M. Kasu, and N. Kobayashi, Appl. Phys. Lett., 85, 4672 (2004).

191. Tansley T. L., Egan R. J., Point-defect energies in the nitrides of aluminum, gallium, and indium, Phys. Rev. В 45, 10942-10950 (1992)

192. Tarsa E. J., Kozodoy P., Ibbetson J. P., Keller B. P., Parish G., and Mishra U. K., Appl. Phys. Lett. 77, "Solar-blind AlGaN-based inverted heterostructure photodiodes "316-318 (2000).

193. Teisseyere H., Perlin P., Susuki Т., Grzegory I., Porovski S., Jun J., Pietraszko A., and Moustakas T. D. Temperature dependence of the energy gap in GaN bulk single crystals and epitaxial layer. // J. Appl. Phys. 1994. - 76. -P. 24292434.

194. Temkin, H., Solar Blind Detectors, in "Advanced Semiconductors and Organic Nano-Techniques (volume II)" edited by Morkoc, H. (Academic, New York, 2003) 147-190.

195. Tiwari S.,"Compound Semiconductor Devices,"Academic Press, 1992

196. Van de Walle C. G., Stampfl C., and Neugebauer J. Theory of doping and defects in III-V nitrides. // J. Cryst. Growth. 1998. -189/190. - P. 505-510.algan20

197. Van Der Ziel A., "Noise in measurements", Wiley Interscience 1976

198. Van Der Ziel A., "Noise in Solid State Devices and Circuits", Wiley Interscience 1986

199. Van Hove M, Hickman R, Klassen J. J, Chow P. P. and Ruden P. P., "Ultraviolet-sensitive, visible-blind GaN photodiodes fabricated by molecular beam epitaxy", Appl. Phys. Lett, 70(17), pp.2282-2284,1997.

200. Vandamme L. K. J. "Noise as a diagnostic tool for quality and reliability of, electronic devices", IEEE Trans. Electron. Devices, v.41, No.11, pp.2176-2187, 1994.

201. Varshni Y. P. Temperature dependence of the energy gap in semiconductors. // Physica.- 1967.-34.-P. 149.

202. Vartuli С. B, J. D. MacKenzie, J. W. Lee, C. R. Abernathy, S. J. Pearton, R. J. Shul, "C12/Ar and CH4/H2/Ar dry etching of III-V nitrides", J. Appl. Phys. 80, 3705-3709 (1996).

203. Vaudo R. P„ Goepfert I. D, Moustakas T. D, Beyea D. M, Frey T. J, and Meehan K. Characteristics of light-emitting diodes based on GaN p-n junctions grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy. // J. Appl. Phys. 1996. -79. -P. 2779-2783.

204. Verghese S, Mcintosh K. A, Molnar R. J, Mahoney L. J, Aggarwal R. L, Geis M. W, Molvar К. M, Duerr E. K, and Melngailis I, "GaN avalanche photodiodes operating in linear gain mode and Geiger mode", IEEE Transactions Electron Devices 48(3), 502(2001)

205. Waldron E, Graff J. W, and Schubert E. F,"Improved mobilities and resistivities in modulation-doped p-type AlGaN/GaN superlattices," Applied Physics Letters 79 (17), 2737 (2001)

206. Walker D, Kumar V, Mi K„ Sandvik P, Kung P, Zhang X. H, and Razeghi M, "Solar-blind AlGaN photodiodes with very low cutoff wavelength", Appl. Phys. Lett. 76(4), 403 (2000)

207. Walker D., Zhang X., Kung P., Saxler H., Javadpour S., Xu J., and Razeghi M., "AlGaN ultraviolet photoconductors grown on sapphire," Appl. Phys. Lett. 68, 2100 (1996)

208. Wang L., Nathan M. I., Lim Т. H., Khan M. A., and Chen Q. High barrier height GaN Schottky diodes: Pt/GaN and Pd/GaN. ,// Appl. Phys. Lett. 1996. - 68. -P. 1267-1269.

209. Wang X., Zhai G., Yang J., and Cue N. Crystalline Si3N4 thin films on Si(l 11) and the 4x4 reconstruction on Si3N4(0001). // Phys. Rev. 1999. - В 60. -R2146-R2149.

210. Wickenden D. K., Huang Z., Mott D. В., and Shu P. K., Hopkins Johns. Development of Gallium Nitride Photoconductive Detectors. // APL Tech. Dig. -1997.-18(2).-P.217.

211. Wu X. H., Brown L. M., Kapolnek D., Keller S., Keller В., DenBaars S. P., and Speck J. S., "Defect structure of metal-organic chemical vapor deposition-grown epitaxial (0001) GaN/Al203," J. Appl. Phys. 80(6), 3228 (1996)

212. Yamaguchi S., Iwamura Y., Watanabe Y., Kosaki M., Yukawa Y., Nitta S., Kamiyama S., Amano H., and Akasaki I. // Appl. Phys. Lett. 2002. - 80. - P. 802.

213. Yamamoto T. and Katayama-Yoshida H. Materials Design for the Fabrication of Low-Resistivity p-Type GaN Using a Codoping Method. // Jpn. J. Appl. Phys. -1997.-36. Part 2. - No. 2B. - L. 180-183.

214. Yang В., Li Т., Heng K., Collins C., Wang S., Carrano J. C., Dupuis R. D., Campbell J. C., Schurman M. J., and Ferguson I. Т., "Low dark current GaN avalanche photodiodes", IEEE J. Quantum Electron. 36(12), 1389 (2000)

215. Yariv A., "Optical Electronics", Holt, Reinhart and Winston, p. 345-384, 1985

216. Yasan A., R. McClintock, K. Mayers, S. R. Darvish, P. Kung, and M. Razeghi, Appl. Phys. Lett. 81, 801 (2002).

217. Yasutake K., Takeuchi A., Kakiuchi H., and Yoshii K. Molecular beam epitaxial growth of A1N single crystalline films on Si (111) using radio-frequency plasma assisted nitrogen radical source. // J. Vac. Sci. Technol. 1998. - A 16. -P. 21402147.

218. Yun F., M. A. Reshchikov, L. He, T. King, and H. Morko?, J. Appl. Phys., 92, 4837 (2002).

219. Zhao Z. M., Jiang R. L., Chen P., Xi D. J., Luo Z. Y., Zhang R., Shen В., Chen Z. Z., and Zheng Y. D., Appl. Phys. Lett. 77, "Schottky barrier detectors on GaN for visible-blind ultraviolet detection "444-446 (2000).

220. Zheleva T. S., Nam О. H., Bremser M. D., and Davis R. F., Appl. Phys. Lett. 71, "Lateral epitaxy of low defect density GaN layers via organometallic vapor phase epitaxy" 2638-2640 (1997)

221. Zhu K., G. Kipshidze, V. Kuryatkov, B. Borisov, A. Chandolu, J. Yun, S. Nikishin, H. Temkin, D. Aurongzeb, and M. Holtz, Evolution of surface roughness of A1N and GaN induced by inductively coupled C12/Ar plasma etching, J. Appl. Phys, 95, 4635, 2004.

222. Zhu К., V. Kuryatkov, B. Borisov, G. Kipshidze, S. A. Nikishin, H. Temkin, and M. Holtz, Appl. Phys. Lett., Plasma etching of AlN/AlGalnN superlattices for device fabrication, 81, 4688-4690, 2002.

223. Zubrilov A. S., Melnik A. S. V., Nikolaev A. E., Jakobson M. A., Nelson D. K., Dmitriev V. A. Optical properties of gallium nitride bulk crystals grown by chloride vapor phase epitaxy. // Semiconductors. 1999. - 33, - P. 1067-1071.

224. Zubrilov A. S., Nikolaev V. I., Tsvetkov D. V., Dmitriev V. A., Irvine K. G.,

225. Edmond J. A., and Carter С. H. Spontaneous and stimulated emission fromi photopumped GaN grown on SiC. // J. Appl. Phys. Lett. 1995. - 67. -P. 533535.

226. Воробьев А. А., В. В. Кораблев, С. 10. Карпов, «Легирование магнием в , молекулярно-пучковой эпитаксии нитрида галлия из активированногоазота», ФТП, 37, 866-870 (2003).

227. Епифанов Г. И. «Физические основы микроэлектроники». М. «Советскоерадио» (1971).I

228. Кузнецов Н.И., Irvine K.G, «Вольт-амперные характеристики GaN и AlGaN1.p-i-n-диодов», ФТП, 32, 369-372 (1998).

229. Кучис Е.В., «Методы исследования эффекта Холла», М. Сов.радио (1974).S