WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

- 0.145x(1 - x). (12) Расчет для AlGaN дает почти линейную зависимость ширины запрещенной зоны от состава раствора (b = 0.44 эВ), что объясняется небольшим различием 4. Заключение постоянных решетки, деформационных потенциалов и ионностей GaN и AlN. Для InGaN и InAlN экспериИзучены электронные свойства твердых растворов ментально наблюдаются аномально большие значения b:

III-нитридов методом модельного эмпирического псев3.2 эВ [8,9] и 6.76 эВ [10,11] соответственно. Приведендопотенциала с использованием суперячеек. Показано, ные экспериментальные коэффициенты прогиба получто учет внутренних локальных деформаций в твердых чены исходя из того, что ширина запрещенной зоны растворах, а также композиционной и позиционной InN принималась равной 2 эВ, при этом измерения неупорядоченностей ведет к прогибу композиционных проводились только на образцах с малым содержазависимостей ширины запрещенной зоны Eg(x), что удонием InN. Однако в последнее время в литературе влетворительно объясняет имеющиеся экспериментальпоявились сообщения о том, что ширина запрещенной ные данные. Наибольший вклад в коэффициент прогизоны InN составляет 0.7 эВ [7,31]. Соответственно для ба дает композиционная неупорядоченность. Релаксация аппроксимации имеющихся экспериментальных данных длин связей уменьшает влияние композиционной неупонеобходимо использовать значительно меньшие значерядоченности и эффектов деформации объема. Выбранния коэффициента прогиба. В наших расчетах метоная модель способна разумно описывать электронные дом эмпирического псевдопотенциала мы принимали свойства твердых растворов и дает возможность понять Eg(InN) =0.7эВ (табл. 1). На рис. 3, b, c приведены причины возникновения прогиба зависимости Eg(x).

рассчитанные нами кривые Eg(x) для InGaN и InAlN с коэффициентами прогиба 2.72 и 4.16 эВ, которые хорошо Список литературы согласуются с экспериментальными даннымм [10,11,31].

Большие значения коэффициента прогиба для InGaN и [1] S. Nakamura. Introduction to Nitride Semiconductor Blue LaInAlN связаны с большой несогласованностью постоsers and Light Emitting Diodes (London, Taylor & Francis, янных решеток (10 и 12% соответственно), большой 2000).

разницей деформационных потенциалов и ионностей [2] M. Goano, E. Bellotti, E. Ghillino, G. Ghione, K.F. Brennan.

бинарных соединений, составляющих раствор.

J. Appl. Phys., 88 (11), 6467 (2000).

Расчеты показали, что композиционная неупорядо- [3] Z. Dridi, B. Bouhafs, P. Ruterana. Phys. St. Sol. (c), 0 (1), (2002).

ченность и структурная релаксация сильно влияют не [4] L.K. Teles, L.M.R. Scolfaro, J. Furthmuller, F. Bechstedt, только на ширину запрещенной зоны, но и на зонную J.R. Leite. Phys. St. Sol. (b), 234 (3), 956 (2002).

структуру в целом. Наличие разных атомов в катионной [5] В.Г. Дейбук, А.В. Возный, М.М. Слетов. ФТП, 34 (1), подрешетке и их смещение от идеальных положений (2000).

ведет к понижению симметрии кристалла, что проявля[6] M. Leroux, S. Dalmasso, F. Natali, S. Helin, C. Touzi, S. Laugt, ется в расщеплении зон вдоль основных направлений M. Passerel, F. Omnes, F. Semond, J. Massies, P. Gibart. Phys.

зоны Бриллюэна. Кроме того, учет композиционной и St. Sol. (b), 234 (3), 887 (2002).

позиционной неупорядоченностей ведет к значитель- [7] V. Davydov, A. Klochikhin, V. Emtsev, D. Kurdyukov, ному изменению ширины зон твердых растворов по S. Ivanov, V. Vekshin, F. Bechstedt, F. Furtmuller, J. Aderhold, J. Graul, A. Mudryi, H. Harima, A. Hashimoto, A. Yamamoto, сравнению с приближением виртуального кристалла — E. Haller. Phys. St. Sol. (b), 234 (3), 787 (2002).

расширению валентной зоны и уменьшению асиммет[8] S. Stepanov, W.N. Wang, B. Yavich, V. Bougrov, Y. Rebane, ричной щели, которая является основным параметром Y. Shreter. MRS Internet J. Nitride Semicond. Res., 6, в шкале ионности, предложенной в [32]. Наши расчеты (2001).

композиционных зависимостей коэффициента зарядовой [9] K.P. O’Donnel, J.F.W. Mosselmans, R.W. Martin, S. Pereira, асимметрии gi, предложенного в [29] как мера ионности, M.E. White. J. Phys.: Condens. Matter. 13, 6977 (2001).

показали наличие прогиба, а для твердого раствора [10] M.J. Lukitsch, Y.V. Danylyuk, V.M. Naik, C. Huang, InAlN значение коэффициента зарядовой асимметрии G.W. Auner, L. Rimai, R. Naik. Appl. Phys. Lett., 79, при x = 0.5 становится меньше, чем для чистых AlN (2001).

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Роль сплавных эффектов в формировании электронной структуры неупорядоченных твердых... [11] T. Peng, J. Piprek, G. Qiu, J.O. Olowafe, K.M. Unruh, C.P. Swann, E.F. Schubert. Appl. Phys. Lett., 71, 234 (1997).

[12] S. Pugh, D. Dugdale, S. Brand, R. Abram. Semicond. Sci.

Technol., 14 (1), 23 (1999).

[13] Y. Yeo, T. Chong, M. Li. J. Appl. Phys., 83 (3), 1429 (1998).

[14] M. Goano, E. Bellotti, E. Ghillino, C. Garetto, G. Ghione, K.F. Brennan. J. Appl. Phys., 88 (11), 6476 (2000).

[15] A. Rubio, J.L. Corkill, M.L. Cohen, E.L. Shirley, S.G. Louie.

Phys. Rev. B, 48 (16), 11 810 (1993).

[16] R. Haydoc, W. Heine, M.J. Kelly. J. Phys. C, 15 (13), (1982).

[17] A. Zaoui. J. Phys.: Condens. Matter, 14, 4025 (2002).

[18] G. Srivastava, J. Martins, A. Zunger. Phys. Rev. B, 31 (4), 2561 (1985).

[19] F. Grosse, J. Neugebauer. Phys. Rev. B, 63, 085 207 (2001).

[20] P.R.C. Kent, L. Bellaiche, A. Zunger. Semicond. Sci. Technol., 17 (6), 851 (2002).

[21] T. Matilla, L.-W. Wang, A. Zunger. Phys. Rev. B, 59, 15 (1999).

[22] C. Pryor, J. Kim, L.W. Wang, A.J. Williamson, A. Zunger.

Phys. Rev. B, 83 (5), 2548 (1998).

[23] В.Г. Дейбук, А.В. Возный, М.М. Слетов, А.М. Слетов.

ФТП, 36 (4), 398 (2002).

[24] D.R. Hamman. Phys. Rev. B, 40 (5), 2980 (1989).

[25] Z.H. Levine, S.G. Louie. Phys. Rev. B, 25 (10), 6310 (1982).

[26] W.R.L. Lambrecht, M. Prikhodko. Sol. St. Commun., 121, (2002).

[27] I. Vurgaftman, J. Meyer. J. Appl. Phys., 89, 5815 (2001).

[28] J.L. Martins, A. Zunger. Phys. Rev. B, 30 (10), 6217 (1984).

[29] A. Garcia, M.L. Cohen. Phys. Rev. B, 47 (8), 4215 (1992).

[30] O. Ambacher, J. Majewski, C. Miskys, A. Link, M. Hermann, M. Eickhoff, M. Stutzmann, F. Bernardini, V. Fiorentini, V. Tilak, B. Schaff, L.F. Eastman. J. Phys.: Condens. Matter, 14, 3399 (2002).

[31] J. Wu, W. Walukiewicz, K.M. Yu, J.W. Ager, E.E. Haller, H. Lu, W.J. Schaff. Appl. Phys. Lett., 80 (25), (2002).

[32] A. Wall, Y. Gao, A. Raisanen, A. Franciosi, J.R. Chelikowsky.

Phys. Rev. B, 43 (6), 4988 (1991).

Редактор Т.А. Полянская Influence of alloying on electronic structure of III-nitride disordered alloys A.V. Voznyy, V.G. Deibuk Chernivtsi National University, 58012 Chernovtsy, Ukraine

Abstract

Influence of compositional and positional disorder on electronic properties of III-nitride random alloys in the wurtzite structure was studied using the model empirical pseudopotential and the 32-atoms supercell approach. The calculated band structures exhibit a downward bowing of 0.44, 2.72 and 4.16 for AlGaN, InGaN and InAlN respectively. The bowing is mainly caused by compositional disorder while structure relaxation decreases the effect of compositional disorder and volume deformation.

5 Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.