In this letter, we study the optical properties of GaN1−xSbx thin films. Films with an Sb fraction up to 42% were synthesized by alternating GaN-GaSb layers at a constant temperature of 325 °C. The measured optical absorption data of the films are interpreted using a modified band anticrossing model that is applicable to highly mismatched alloys such as GaN1−xSbx in the entire composition range. The presented model allows us to more accurately determine the band gap as well as the band edges over the entire composition range thereby providing means for determining the composition for, e.g., efficient spontaneous photoelectrochemical cell applications.

1.
K. M.
Yu
,
S. V.
Novikov
,
R.
Broesler
,
I. N.
Demchenko
,
J. D.
Denlinger
,
Z.
Liliental-Weber
,
F.
Luckert
,
R. W.
Martin
,
W.
Walukiewicz
, and
C.
Foxon
,
J. Appl. Phys.
106
,
103709
(
2009
).
2.
K. M.
Yu
,
S. V.
Novikov
,
M.
Ting
,
W. L.
Sarney
,
S. P.
Svensson
,
M.
Shaw
,
R. W.
Martin
,
W.
Walukiewicz
, and
C. T.
Foxon
,
J. Appl. Phys.
116
,
123704
(
2014
).
3.
N.
López
,
L. A.
Reichertz
,
K. M.
Yu
,
K.
Campman
, and
W.
Walukiewicz
,
Phys. Rev. Lett.
106
,
028701
(
2011
).
4.
K. M.
Yu
,
W.
Walukiewicz
,
J. W.
Ager
 III
,
D.
Bour
,
R.
Farshchi
,
O. D.
Dubon
,
S. X.
Li
,
I. D.
Sharp
, and
E. E.
Haller
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
092110
(
2006
).
5.
H. P.
Nair
,
A. M.
Crook
,
K. M.
Yu
, and
S. R.
Bank
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
021103
(
2012
).
6.
N.
Ahsan
,
N.
Miyashita
,
M. M.
Islam
,
K. M.
Yu
,
W.
Walukiewicz
, and
Y.
Okada
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
172111
(
2012
).
7.
T.
Tanaka
,
K. M.
Yu
,
A. X.
Levander
,
O. D.
Dubon
,
L. A.
Reichertz
,
N.
Lopez
,
M.
Nishio
, and
W.
Walukiewicz
,
Jpn. J. Appl. Phys.
50
,
082304
(
2011
).
8.
T. D.
Veal
,
L. F. J.
Piper
,
S.
Jollands
,
B. R.
Bennett
,
P. H.
Jefferson
,
P. A.
Thomas
,
C. F.
McConville
,
B. N.
Murdin
,
L.
Buckle
,
G. W.
Smith
 et al,
Appl. Phys. Lett.
87
,
132101
(
2005
).
9.
P. H.
Jefferson
,
T. D.
Veal
,
L. F. J.
Piper
,
B. R.
Bennett
,
C. F.
McConville
,
B.
Murdin
,
L.
Buckle
,
G.
Smith
, and
T.
Ashley
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
111921
(
2006
).
10.
A.
Belabbes
,
M.
Ferhat
, and
A.
Zaoui
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
152109
(
2006
).
11.
D.
Wang
,
S. P.
Svensson
,
L.
Shterengas
,
G.
Belenky
,
C. S.
Kim
,
I.
Vurgaftman
, and
J. R.
Meyer
,
J. Appl. Phys.
105
,
014904
(
2009
).
12.
K.
Uesugi
,
N.
Morooka
, and
I.
Suemune
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
1254
(
1999
).
13.
F.
Bousbih
,
S. B.
Bouzid
,
R.
Chtourou
,
F. F.
Charfi
,
J. C.
Harmand
, and
G.
Ungaro
,
Mater. Sci. Eng., C
21
,
251
(
2002
).
14.
T.
Bak
,
J.
Nowotny
,
M.
Rekas
, and
C. C.
Sorrell
,
Int. J. Hydrogen Energy
27
,
991
(
2002
).
15.
S. V.
Novikov
,
M. Y.
Kin
,
A.
Levander
,
D.
Detert
,
W. L.
Sarney
,
Z.
Liliental-Weber
,
M.
Shaw
,
R. W.
Martin
,
S. P.
Svensson
,
W.
Walukiewicz
 et al,
J. Vac. Sci. Technol., B
31
,
03C102
(
2013
).
16.
A. X.
Levander
,
K. M.
Yu
,
S. V.
Novikov
,
A.
Tseng
,
C. T.
Foxon
,
O. D.
Dubon
,
J.
Wu
, and
W.
Walukiewicz
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
141919
(
2010
).
17.
S. V.
Novikov
,
C. R.
Staddon
,
C. T.
Foxon
,
K. M.
Yu
,
R.
Broesler
,
M.
Hawkridge
,
Z.
Liliental-Weber
,
J.
Denlinger
,
I.
Demchenko
,
F.
Luckert
 et al,
J. Cryst. Growth
323
,
60
(
2011
).
18.
K. M.
Yu
,
S. V.
Novikov
,
R.
Broesler
,
Z.
Liliental-Weber
,
A. X.
Levander
,
V. M.
Kao
,
O. D.
Dubon
,
J.
Wu
,
W.
Walukiewicz
, and
C. T.
Foxon
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
101906
(
2010
).
19.
K. M.
Yu
,
W. L.
Sarney
,
S. V.
Novikov
,
D.
Detert
,
R.
Zhao
,
J. D.
Denlinger
,
S. P.
Svensson
,
O. D.
Dubon
,
W.
Walukiewicz
, and
C. T.
Foxon
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
102104
(
2013
).
20.
W. L.
Sarney
,
S. P.
Svensson
,
S. V.
Novikov
,
K. M.
Yu
,
W.
Walukiewicz
, and
C. T.
Foxon
,
J. Cryst. Growth
383
,
95
(
2013
).
21.
W. L.
Sarney
,
S. P.
Svensson
,
S. V.
Novikov
,
K. M.
Yu
,
W.
Walukiewicz
,
M.
Ting
, and
C. T.
Foxon
,
J. Cryst. Growth
425
,
255
(
2015
).
22.
R. M.
Sheetz
,
E.
Richter
,
A. N.
Andriotis
,
S.
Lisenkov
,
C.
Pendyala
,
M. K.
Sunkara
, and
M.
Menon
,
Phys. Rev. B
84
,
075304
(
2011
).
23.
A. N.
Andriotis
,
R. M.
Sheetz
,
E.
Richter
, and
M.
Menon
,
J. Phys.: Condens. Matter
26
,
055013
(
2014
).
24.
W. L.
Sarney
,
S. P.
Svensson
,
N.
Segercrantz
,
M.
Ting
,
W.
Walukiewicz
,
K.
M.
Yu
,
R. W.
Martin
,
S. V.
Novikov
, and
C. T.
Foxon
, “
Intermixing studies in GaN1xSbx highly mismatched alloys
,”
Phys. Status Solidi B
(submitted).
25.
K.
Alberi
,
J.
Wu
,
W.
Walukiewicz
,
K. M.
Yu
,
O. D.
Dubon
,
S. P.
Watkins
,
C. X.
Wang
,
X.
Liu
,
Y.-J.
Cho
, and
J.
Furdyna
,
Phys. Rev. B
75
,
045203
(
2007
).
26.
M. A.
Mayer
,
P. R.
Stone
,
N.
Miller
,
H. M.
Smith
 III
,
O. D.
Dubon
,
E. E.
Haller
,
K. M.
Yu
,
W.
Walukiewicz
,
X.
Liu
, and
J. K.
Furdyna
,
Phys. Rev. B
81
,
045205
(
2010
).
27.
J.
Wu
,
W.
Shan
, and
W.
Walukiewicz
,
Semicond. Sci. Technol.
17
,
860
(
2002
).
28.
C.-Z.
Zhao
,
N.-N.
Li
,
T.
Wei
,
S.-S.
Wang
, and
K.-Q.
Lu
,
Appl. Phys. A
115
,
927
(
2014
).
29.
J. E.
Peralta
,
J.
Heyd
,
G. E.
Scuseria
, and
R. L.
Martin
,
Phys. Rev. B
74
,
073101
(
2006
).
30.
M.
Cardona
,
N. E.
Christensen
, and
G.
Fasol
,
Phys. Rev. B
38
,
1806
(
1988
).
31.
M.
Ting
,
R.
dos Reis
,
M.
Jaquez
,
O. D.
Dubon
,
S. S.
Mao
,
K. M.
Yu
, and
W.
Walukiewicz
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
092101
(
2015
).
32.
W.
Shan
,
W.
Walukiewicz
,
J.
Ager
 III
,
K. M.
Yu
,
J.
Wu
,
E. E.
Haller
,
Y.
Nabetani
,
T.
Mukawa
,
Y.
Ito
, and
T.
Matsumoto
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
299
(
2003
).
33.
M. A.
Mayer
,
D. T.
Speaks
,
K. M.
Yu
,
S. S.
Mao
,
E. E.
Haller
, and
W.
Walukiewicz
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
022104
(
2010
).
You do not currently have access to this content.