The high quality p-n structures studied consist of nitrogen doped ZnO:N films grown by plasma assisted molecular beam epitaxy on n-type GaN templates. The nitrogen concentration, determined by secondary ion mass spectroscopy, is about 1 × 1020 cm−3. Temperature dependent photoluminescence studies confirm the presence of acceptor centers with an energy level lying approximately 130 meV above the valence band. The maximum forward-to-reverse current ratio IF/IR in the obtained p-n diodes is about 107 at ±5 V, which is 2–5 orders of magnitude higher than previously reported for this type of heterojunctions. Electron-beam-induced current measurements confirm the presence of a p–n junction, located at the p-ZnO/n-GaN interface. The calculated diffusion length and activation energy of minority carriers are presented. The heterostructures exhibit strong absorption in the UV range with a four orders of magnitude high bright-to-dark current ratio.

1.
U.
Ozgur
,
Y. I.
Alivov
,
C.
Liu
,
M. A.
Reshchikov
,
S.
Dogan
,
V.
Avrutin
,
S. J.
Cho
, and
H.
Morkoc
,
J. Appl. Phys.
98
,
041301
(
2005
).
2.
C. H.
Park
,
S. B.
Zhang
, and
S. H.
Wei
,
Phys. Rev. B
66
,
073202
(
2002
).
3.
J.
Li
,
S. H.
Wei
,
S. S.
Li
, and
J. B.
Xia
,
Phys. Rev. B
74
,
081201(R)
(
2006
).
4.
L.
Liu
,
J.
Xu
,
D.
Wang
,
M.
Jiang
,
S.
Wang
,
B.
Li
,
Z.
Zhang
,
D.
Zhao
,
C. X.
Shan
,
B.
Yao
, and
D. Z.
Shen
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
215501
(
2012
).
5.
Z.
Xiao
,
Y.
Liu
,
J.
Zhang
,
D.
Zhao
,
Y.
Lu
,
D.
Shen
, and
X.
Fan
,
Semicond. Sci. Technol.
20
,
796
(
2005
).
6.
E.
Kaminska
,
A.
Piotrowska
,
J.
Kossut
,
R.
Butkute
,
W.
Dobrowolski
,
R.
Lukasiewicz
,
A.
Barcz
,
R.
Jakiela
,
E.
Dynowska
,
E.
Przezdziecka
,
M.
Aleszkiewicz
,
P.
Wojnar
, and
E.
Kowalczyk
,
Phys. Status Solidi C
2
,
1119
(
2005
).
7.
E.
Przezdziecka
,
E.
Kamińska
,
K. P.
Korona
,
E.
Dynowska
,
W.
Dobrowolski
,
R.
Jaieła
,
Ł.
Kłopotowski
, and
J.
Kossut
,
Semicond. Sci. Technol.
22
,
10
(
2007
).
8.
E. C.
Lee
,
Y.
Kim
,
Y.
Jin
, and
K.
Chang
,
Phys. Rev. B
64
,
085120
(
2001
).
9.
J. M.
Philips
,
J. E.
Stehr
,
I.
Buyanova
,
M. C.
Tarun
,
M. D.
McCluskey
,
B. K.
Meyer
, and
D. M.
Hofmann
,
J. Appl. Phys.
116
,
063701
(
2014
).
10.
S.
Chu
,
J. H.
Lim
,
L. J.
Mandalapu
,
Z.
Yang
,
L.
Li
, and
J. L.
Liu
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
152103
(
2008
).
11.
D. K.
Hwang
,
S. H.
Kang
,
J. H.
Lim
,
E. J.
Yang
,
J. Y.
Oh
,
J. H.
Yang
, and
S. J.
Park
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
222101
(
2005
).
12.
S. H.
Hwang
,
T. H.
Chung
, and
B. T.
Lee
,
Mater. Sci. Eng., B
157
,
32
(
2009
).
13.
H.
Yang
,
Y.
Li
,
D. P.
Norton
,
S. J.
Pearton
,
S.
Jung
,
F.
Ren
, and
L. A.
Boatner
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
172103
(
2005
).
14.
G.
Wang
,
S.
Chu
,
N.
Zhan
,
Y.
Lin
,
L.
Chernyak
, and
J.
Liu
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
041107
(
2011
).
15.
S.
Li
,
G.
Fang
,
H.
Long
,
X.
Mo
,
H.
Huang
,
B.
Dong
, and
X.
Zhao
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
201111
(
2010
).
16.
G. T.
Du
,
W.
Zhao
,
G. G.
Wu
,
Z. F.
Shi
,
X. C.
Xia
,
Y.
Liu
,
H. W.
Liang
,
X.
Dong
,
Y.
Ma
, and
B. L.
Zhang
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
053503
(
2012
).
17.
E.
Przezdziecka
,
A.
Wierzbicka
,
K.
Kopalko
,
R.
Jakieła
,
A.
Droba
,
T.
Krajewski
,
D.
Dobosz
,
J.
Sajkowski
,
M.
Pietrzyk
,
M.
Stachowicz
, and
A.
Kozanecki
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
46
,
035101
(
2013
).
18.
J. C.
Sun
,
H. W.
Liang
,
J. Z.
Zhao
,
J. M.
Bian
,
Q. J.
Feng
,
L. Z.
Hu
,
H. Q.
Zhang
,
X. P.
Liang
,
Y. M.
Luo
, and
G. T.
Du
,
Chem. Phys. Lett.
460
,
548
(
2008
).
19.
L.
Chernyak
,
C.
Schwarz
,
E.
Flitsiyan
,
S.
Chu
,
J. L.
Liu
, and
K.
Gartsman
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
102106
(
2008
).
20.
O.
Lopatiuk-Tirpak
,
L.
Chernyak
,
L. J.
Mandalapu
,
Z.
Yang
,
J. L.
Liu
,
K.
Gartsman
,
Y.
Feldman
, and
Z.
Dashevsky
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
142114
(
2006
).
21.
H.
Morkoç
and
Ü.
Özgür
,
Zinc Oxide: Fundamentals, Materials and Device Technology
(
John Wiley & Sons
,
2008
).
22.
D. C.
Look
,
D. C.
Reynolds
,
C. W.
Litton
,
R. L.
Jones
,
D. B.
Eason
, and
G.
Cantwell
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
1830
(
2002
).
23.
K.
Thonke
,
M.
Schirra
,
R.
Schneider
,
A.
Reiser
,
G. M.
Prinz
,
M.
Feneberg
,
J.
Biskupek
,
U.
Kaiser
, and
R.
Sauer
,
Microelectron. J.
40
,
210
(
2009
).
24.
L.
Chernyak
,
A.
Osinsky
,
H.
Temkin
,
J. W.
Yang
,
Q.
Chen
, and
M.
Asif Khan
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
2531
(
1996
).
25.
D. C.
Oh
,
T.
Suzuki
,
J. J.
Kim
,
H.
Makino
,
T.
Hanada
,
M. W.
Cho
, and
T.
Yao
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
032909
(
2005
).
26.
J. W.
Sun
,
Y. M.
Lu
,
Y. C.
Liu
,
D. Z.
Shen
,
Z. Z.
Zhang
,
B. H.
Li
,
J. Y.
Zhang
,
B.
Yao
,
D. X.
Zhao
, and
X. W.
Fan
,
Solid State Commun.
140
,
345
(
2006
).
27.
Y.
Alivov
,
J. E.
Van Nostrand
,
D. C.
Look
,
M. V.
Chukichev
, and
B. M.
Ataev
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
2943
(
2003
).
28.
J. G.
Lu
,
Z. Z.
Ye
,
G. D.
Yuan
,
Y. J.
Zeng
,
F.
Zhuge
,
L. P.
Zhu
,
B. H.
Zhao
, and
S. B.
Zhang
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
053501
(
2006
).
29.
Y. W.
Heo
,
Y. W.
Kwon
,
Y.
Li
,
S. J.
Pearton
, and
D. P.
Norton
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
3474
(
2004
).
30.
Y.
Alivov
,
E. V.
Kalinina
,
A. E.
Cherenkov
,
D. C.
Look
,
B. M.
Ataev
,
A. K.
Omaev
,
M. V.
Chukichev
, and
D. M.
Bagnall
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
4719
(
2003
).
31.
E.
Przezdziecka
,
A.
Wierzbicka
,
P.
Dluzewski
,
M.
Stachowicz
,
R.
Jakiela
,
K.
Goscinski
,
M. A.
Pietrzyk
,
K.
Kopalko
, and
A.
Kozanecki
,
Phys. Status Solidi A
211
,
2072
(
2014
).
32.
A.
Al-Zouhbi
,
N. S.
Al-Din
, and
M. O.
Manasreh
,
Opt. Rev.
9
,
235
(
2012
).
33.
S.
Mridha
and
D.
Basak
,
J. Appl. Phys.
101
,
083102
(
2007
).
34.
J. F.
Felix
,
S.
da
, Jr.
,
E. A.
de Vasconcelos
, and
W. M.
de Azevedo
,
Solid State Commun.
151
,
1252
(
2011
).
35.
J.
Huang
,
L.
Wang
,
R.
Xu
,
K.
Tang
,
W.
Shi
, and
Y.
Xia
,
Semicond. Sci. Technol.
24
,
075025
(
2009
).
36.
Y. R.
Ryu
,
T. S.
Lee
,
J. A.
Lubguban
,
H. W.
White
,
Y. S.
Park
, and
C. J.
Youn
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
153504
(
2005
).
You do not currently have access to this content.