Time-resolved photoluminescence, positron annihilation, and Al 0.23Ga 0.77N/GaN heterostructure growth studies on low defect density polar and nonpolar freestanding GaN substrates grown by hydride vapor phase epitaxy

Journal of Applied Physics

Volumn 111, Issue 10, 2012, Pages

  Chichibu, S F ^a   Hazu, K ^a   Ishikawa, Y ^a   Tashiro, M ^a   Namita, H ^b   Nagao, S ^b   Fujito, K ^b   Uedono, A ^c  

^a TOHOKU UNIVERSITY   (Japan)

^b MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION   (Japan)

^c UNIVERSITY OF TSUKUBA   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EMISSION SIGNAL; EXCITONIC EMISSION; FREESTANDING GAN; FREESTANDING GAN SUBSTRATES; GAN TEMPLATE; HYDRIDE VAPOR PHASE EPITAXY; LOW DEFECT DENSITIES; NEAR BAND EDGE; NEUTRAL POINTS; NON-POLAR; NONPOLAR M-PLANE; NONRADIATIVE RECOMBINATION CENTERS; PL LIFETIME; POSITRON ANNIHILATION MEASUREMENTS; POSITRON DIFFUSION; ROOM-TEMPERATURE PHOTOLUMINESCENCE; SURFACE AND INTERFACES; TEMPERATURE RISE; THERMAL ACTIVATION; TIME-RESOLVED PHOTOLUMINESCENCE;

ALUMINUM; DEFECT DENSITY; ELECTRON GAS; ELECTRONS; EPITAXIAL GROWTH; GALLIUM ALLOYS; GALLIUM NITRIDE; HETEROJUNCTIONS; INTERFACES (MATERIALS); METALLORGANIC VAPOR PHASE EPITAXY; PHOTOLUMINESCENCE; POINT DEFECTS; POSITRONS; SEMICONDUCTING GALLIUM COMPOUNDS; VAPORS;

SUBSTRATES;

EID: 84862118075     PISSN: 00218979     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.4717955     Document Type: Conference Paper

References (70)

1. A. Nagahira, D. Probert, T. Fukuda, S. F. Chichibu, Y. Kagamitani, and A. Abe, in Proceedings of the RD Management Conference (2010), Vol. 1, article No. 2, pp. 9.
2. I. Akasaki and H. Amano, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 36, 5393 (1997). 10.1143/JJAP.36.5393
3. For example, S. Nakamura and G. Fasol, The Blue Laser Diode (Springer, Berlin, 1997); Introduction to Nitride Semiconductor Blue Lasers and Light Emitting Diodes, edited by, S. Nakamura, and, S. F. Chichibu, (Taylor Francis, London/New York, 2000).
4. S. Chichibu, T. Azuhata, T. Sota, and S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 69, 4188 (1996); 10.1063/1.116981
5. S. Chichibu, T. Azuhata, T. Sota, and S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 70, 2822 (1997); 10.1063/1.119013
6. S. Chichibu, K. Wada, and S. Nakamura, ibid 71, 2346 (1997). 10.1063/1.120025
7. Y. Narukawa, Y. Kawakami, Sz. Fujita, Sg. Fujita, and S. Nakamura, Phys. Rev. B 55, R1938 (1997). 10.1103/PhysRevB.55.R1938
8. L. Bellaiche, T. Mattila, L.-W. Wang, S.-H. Wei, and A. Zunger, Appl. Phys. Lett. 74, 1842 (1999); 10.1063/1.123687
9. P. R. C. Kent and A. Zunger, Appl. Phys. Lett. 79, 1977 (2001). 10.1063/1.1405003
10. S. F. Chichibu, A. Uedono, T. Onuma, B. A. Haskell, A. Chakraborty, T, Koyama, P. T. Fini, S. Keller, S. P. DenBaars, J. S. Speck, U. K. Mishra, S. Nakamura, S. Yamaguchi, S. Kamiyama, H. Amano, I. Akasaki, J. Han, and T. Sota, Nature Mater. 5, 810 (2006); 10.1038/nmat1726
11. S. F. Chichibu, A. Uedono, T. Onuma, B. A. Haskell, A. Chakraborty, T, Koyama, P. T. Fini, S. Keller, S. P. DenBaars, J. S. Speck, U. K. Mishra, S. Nakamura, S. Yamaguchi, S. Kamiyama, H. Amano, I. Akasaki, J. Han, and T. Sota, Philos. Mag. 87, 2019 (2007). 10.1038/nmat1726
12. For example, see K. Fujito, S. Kubo, H. Nagaoka, T. Mochizuki, H. Namita, and S. Nagao, J. Cryst. Growth 311, 3011 (2009). 10.1016/j.jcrysgro.2009.01.046
13. K. Fujito, K. Kiyomi, T. Mochizuki, H. Oota, H. Namita, S. Nagao, and I. Fujimura, Phys. Status Solidi A 205, 1056 (2008). 10.1002/pssa.200778709
14. M. C. Schmidt, K.-C. Kim, H. Sato, N. Fellows, H. Masui, S. Nakamura, S. P. DenBaars, and J. S. Speck, Jpn. J. Appl. Phys. 46, L126 (2007). 10.1143/JJAP.46.L126
15. K. Okamoto, H. Ohta, S. F. Chichibu, J. Ichihara, and H. Takasu, Jpn. J. Appl. Phys. 46, L187 (2007). 10.1143/JJAP.46.L187
16. M. C. Schmidt, K.-C. Kim, R. M. Farrell, D. F. Feezell, D. A. Cohen, M. Saito, K. Fujito, J. S. Speck, S. P. DenBaars, and S. Nakamura, Jpn. J. Appl. Phys. 46, L190 (2007). 10.1143/JJAP.46.L190
17. Y. Enya, Y. Yoshizumi, T. Kyono, K. Akita, M. Ueno, M. Adachi, T. Sumitomo, S. Tokuyama, T. Ikegami, K. Katayama, and T. Nakamura, Appl. Phys. Express 2, 082101 (2009). 10.1143/APEX.2.082101
18. A. Tyagi, R. Farrell, K. Kelchner, C. Huang, P. Hsu, D. Haeger, M. Hardy, C. Holder, K. Fujito, D. Cohen, H. Ohta, J. Speck, S. P. DenBaars, and S. Nakamura, Appl. Phys. Express 3, 011002 (2010). 10.1143/APEX.3.011002
19. R. Krause-Rehberg and H. S. Leipner, Positron Annihilation in Semiconductors, Solid-State Sciences (Springer, Berlin, 1999) Vol. 127
20. P. G. Coleman, Positron Beams and Their Application (World Scientific, Singapore, 2000).
21. K. Saarinen, T. Laine, S. Kuisma, J. Nissilä, P. Hautojärvi, L. Dobrzynski, J. M. Baranowski, K. Pakula, R. Stepniewski, M. Wojdak, A. Wysmolek, T. Suski, M. Leszczynski, I. Grzegory, and S. Porowski, Phys. Rev. Lett. 79, 3030 (1997). 10.1103/PhysRevLett.79.3030
22. A. Uedono, S. F. Chichibu, Z. Q. Chen, M. Sumiya, R. Suzuki, T. Ohdaira, T. Mikado, T. Mukai, and S. Nakamura, J. Appl. Phys. 90, 181 (2000). 10.1063/1.1372163
23. A. Van Veen, H. Schut, M. Clement, J. M. M. de Nijs, A. Kruseman, and M. R. Ijpma, Appl. Surf. Sci. 85, 216 (1995). 10.1016/0169-4332(94)00334-3
24. S. F. Chichibu, A. Uedono, T. Onuma, T. Sota, B. A. Haskell, S. P. DenBaars, J. S. Speck, and S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 86, 021914 (2005). 10.1063/1.1851619
25. T. Koyama, M. Sugawara, T. Hoshi, A. Uedono, J. F. Kaeding, R. Sharma, S. Nakamura, and S. F. Chichibu, Appl. Phys. Lett. 90, 241914 (2007); 10.1063/1.2748315
26. A. Uedono, S. Ishibashi, S. Keller, C. Moe, P. Cantu, T. M. Katona, D. S. Kamber, Y. Wu, E. Letts, S. A. Newman, S. Nakamura, J. S. Speck, U. K. Mishra, S. P. DenBaars, T. Onuma, and S. F. Chichibu, J. Appl. Phys. 105, 054501 (2009); 10.1063/1.3079333
27. S. F. Chichibu, T. Onuma, K. Hazu, and A. Uedono, Appl. Phys. Lett. 97, 201904 (2010). 10.1063/1.3517484
28. S. F. Chichibu, K. Hazu, T. Onuma, and A. Uedono, Appl. Phys. Lett. 99, 051902 (2011). 10.1063/1.3615681
29. S. Chichibu, T. Azuhata, T. Sota, and S. Nakamura, J. Appl. Phys. 79, 2784 (1996). 10.1063/1.361110
30. J. P. Bergman, T. Lundström, B. Monemar, H. Amano, and I. Akasaki, Appl. Phys. Lett. 69, 3456 (1996). 10.1063/1.117250
31. B. Shen, T. Someya, O. Moriwaki, and Y. Arakawa, Appl. Phys. Lett. 76, 679 (2000). 10.1063/1.125859
32. K. B. Nam, J. Li, M. L. Nakarmi, J. Y. Lin, and H. X. Jiang, Appl. Phys. Lett. 81, 1809 (2002). 10.1063/1.1504881
33. H. S. Kwack, Y. H. Cho, G. H. Kim, M. R. Park, D. H. Youn, S. B. Bae, K.-S. Lee, J. H. Lee, J. H. Lee, T. W. Kim, and T. W. Kang, Appl. Phys. Lett. 87, 041909 (2005). 10.1063/1.2000334
34. S. F. Chichibu, K. Hazu, Y. Kagamitani, T. Onuma, D. Ehrentraut, T. Fukuda, and T. Ishiguro, Appl. Phys. Express 4, 045501 (2011). 10.1143/APEX.4.045501
35. C. G. Dunn and E. F. Koch, Acta Metall. 5, 548 (1957). 10.1016/0001-6160(57)90122-0
36. R. Krause-Rehberg, H. S. Leipner, T. Abgarjan, and A. Polity, Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 66, 599 (1998). 10.1007/s003390050721
37. S. Brunner, W. Puff, A. G. Balogh, and P. Mascher, Mater. Sci. Forum 363, 141 (2001). 10.4028/www.scientific.net/MSF.363-365.141
38. Review article, for example see J. S. Speck and S. F. Chichibu, MRS Bull. 34, 304 (2009). 10.1557/mrs2009.91
39. T. Onuma, T. Shibata, K. Kosaka, K. Asai, S. Sumiya, M. Tanaka, T. Sota, A. Uedono, and S. F. Chichibu, J. Appl. Phys. 105, 023529 (2009). 10.1063/1.3068335
40. J. I. Pankov, J. E. Berkeyheiser, H. P. Maruska, and J. Wittke, Solid State Commun. 8, 1051 (1970). 10.1016/0038-1098(70)90257-7
41. R. Dingle, D. D. Sell, S. E. Stokowski, and M. Ilegems, Phys. Rev. B 4, 1211 (1971). 10.1103/PhysRevB.4.1211
42. B. Monemar, Phys. Rev. B 10, 676 (1974). 10.1103/PhysRevB.10.676
43. S. Chichibu, A. Shikanai, T. Azuhata, T. Sota, A. Kuramata, K. Horino, and S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 68, 3766 (1996); 10.1063/1.116000
44. B. Gil, F. Hamdani, and H. Morcoc, Phys. Rev. B 54, 7678 (1996); 10.1103/PhysRevB.54.7678
45. A. Shikanai, T. Azuhata, T. Sota, S. Chichibu, A. Kuramata, K. Horino, and S. Nakamura, J. Appl. Phys. 81, 417 (1997); 10.1063/1.364074
46. S. Chichibu, T. Azuhata, T. Sota, H. Amano, and I. Akasaki, Appl. Phys. Lett. 70, 2085 (1997). 10.1063/1.118958
47. A. Wysmolek, M. Potemski, R. Stepniewski, J. M. Baranowski, D. C. Look, S. K. Lee, and J. Y. Han, Phys. Status Solidi B 235, 36 (2003). 10.1002/pssb.200301530
48. T. Azuhata, T. Sota, K. Suzuki, and S. Nakamura, J. Phys. Condens. Matter. 7, L129 (1995). 10.1088/0953-8984/7/10/002
49. S. F. Chichibu, H. Yamaguchi, L. Zhao, M. Kubota, K. Okamoto, and H. Ohta, Appl. Phys. Lett. 92, 091912 (2008); 10.1063/1.2842387
50. erratum 93, 129901 (2008).
51. A. Uedono, S. Ishibashi, T. Ohdaira, and R. Suzuki, J. Cryst. Growth 311, 3075 (2009). 10.1016/j.jcrysgro.2009.01.051
52. Y. Narukawa, Y. Kawakami, Sg. Fujita, and S. Nakamura, Phys. Rev. B 59, 10283 (1999). 10.1103/PhysRevB.59.10283
53. S. F. Chichibu, H. Marchand, M. S. Minsky, S. Keller, P. T. Fini, J. P. Ibbeston, S. B. Fleischer, J. S. Speck, J. E. Bowers, E. Hu, U. K. Mishra, S. P. DenBaars, T. Deguchi, T. Sota, and S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 74, 1460 (1999). 10.1063/1.123581
54. A. A. Yamaguchi, Y. Mochizuki, and M. Mizuta, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 39, 2402 (2000). 10.1143/JJAP.39.2402
55. J. Feldmann, G. Peter, E. O. Göbel, P. Dawson, K. Moore, C. Foxon, and R. J. Elliot, Phys. Rev. Lett. 59, 2337 (1987). 10.1103/PhysRevLett.59.2337
56. H. Akiyama, S. Koshiba, T. Someya, K. Wada, H. Noge, Y. Nakamura, T. Inoshita, A. Shimizu, and H. Sakaki, Phys. Rev. Lett. 72, 924 (1994). 10.1103/PhysRevLett.72.924
57. T. Onuma, K. Hazu, A. Uedono, T. Sota, and S. F. Chichibu, Appl. Phys. Lett. 96, 061906 (2010). 10.1063/1.3284653
58. C. I. Harris, B. Monemar, H. Amano, and I. Akasaki, Appl. Phys. Lett. 67, 840 (1995); 10.1063/1.115522
59. G. Pozina, J. P. Bergman, T. Paskova, and B. Monemar, Appl. Phys. Lett. 75, 4124 (1999). 10.1063/1.125557
60. R. People and J. C. Bean, Appl. Phys. Lett. 47, 322 (1985). 10.1063/1.96206
61. J. W. Matthews and A. E. Blakeslee, J. Cryst. Growth 27, 118 (1974).
62. Y. Yamaguchi, T. Yagi, T. Azuhata, T. Sota, K. Suzuki, S. Chichibu, and S. Nakamura, J. Phys.: Condens. Mater 8, 241 (1997). 10.1088/0953-8984/9/1/025
63. K. Kim, W. R. L. Lambrecht, and B. Segall, Phys. Rev. B 53, 16310 (1996). 10.1103/PhysRevB.53.16310
64. Y. R. Yuan, M. A. Pudensi, G. A. Vawter, and J. L. Merz, J. Appl. Phys. 58, 397 (1985). 10.1063/1.335692
65. F. Bernardini and V. Fiorentini, Phys. Rev. B 57, R9427 (1998). 10.1103/PhysRevB.57.R9427
66. T. Kubo, H. Taketomi, H. Miyake, K. Hiramatsu, and T. Hashizume, Appl. Phys. Express 3, 021004 (2010). 10.1143/APEX.3.021004
67. W. Walukiewicz, S. X. Li, J. Wu, K. M. Yu, J. W. Ager III, E. E. Haller, H. Lu, and W. J. Schaff, J. Cryst. Growth 269, 119 (2004). 10.1016/j.jcrysgro. 2004.05.041
68. T. Takeuchi, C. Wetzel, S. Yamaguchi, H. Sakai, H. Amano, I. Akasaki, Y. Kaneko, S. Nakagawa, Y. Yamaoka, and N. Yamada, Appl. Phys. Lett. 73, 1691 (1998) 10.1063/1.122247
69. S. Ghosh, P. Waltereit, O. Brandt, H. T. Grahn, and K. H. Ploog, Phys. Rev. B 65, 075202 (2002). 10.1103/PhysRevB.65.075202
70. K. Hazu, T, Hoshi, M. Kagaya, T. Onuma, and S. F. Chichibu, J. Appl. Phys. 107, 033701 (2010). 10.1063/1.3282705