We report on the growth of high-electron-mobility AlGaN/GaN heterostructures on silicon (111) substrates by molecular-beam epitaxy using ammonia as the nitrogen source. Crack-free GaN layers up to 3 μm are obtained. Their optical properties are similar to those commonly obtained for films grown on sapphire, but photoluminescence spectra indicate that GaN on Si(111) is in a tensile strain state which increases with the epitaxial layer thickness. Such uncracked GaN buffer layers grown on Si(111) have been used to achieve undoped AlGaN/GaN heterostructures having electron mobilities exceeding 1600 cm2/V s at room temperature and 7500 cm2/V s at 20 K.

1.
S. A.
Nikishin
,
N. N.
Faleev
,
V. G.
Antipov
,
S.
Francoeur
,
L.
Grave de Peralta
,
G. A.
Seryogin
,
H.
Temkin
,
T. I.
Prokofyeva
,
M.
Holtz
, and
S. N. G.
Chu
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
2073
(
1999
).
2.
D. M.
Follstaedt
,
J.
Han
,
P.
Provencio
, and
J. G.
Fleming
,
MRS Internet J. Nitride Semicond. Res.
4S1
,
G3
.
72
(
1999
).
3.
H.
Ishikawa
,
G.-Y.
Zhao
,
N.
Nakada
,
T.
Egawa
,
T.
Jimbo
, and
M.
Umeno
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
38
,
L492
(
1999
).
4.
E.
Calleja
,
M. A.
Sánchez-Garcı́a
,
F. J.
Sánchez
,
F.
Calle
,
F. B.
Naranjo
,
E.
Muñoz
,
S. I.
Molina
,
A. M.
Sánchez
,
F. J.
Pacheco
, and
R.
Garcı́a
,
J. Cryst. Growth
201/202
,
296
(
1999
).
5.
H.
Lahrèche
,
P.
Vennéguès
,
O.
Tottereau
,
M.
Laügt
,
P.
Lorenzini
,
M.
Leroux
,
B.
Beaumont
, and
P.
Gibart
,
J. Cryst. Growth
217
,
13
(
2000
).
6.
F.
Semond
,
B.
Damilano
,
S.
Vézian
,
N.
Grandjean
,
M.
Leroux
, and
J.
Massies
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
82
(
1999
).
7.
S.
Guha
and
N. A.
Bojarczuk
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
415
(
1998
);
S.
Guha
and
N. A.
Bojarczuk
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
1487
(
1998
).
8.
C. A.
Tran
,
A.
Osinski
,
R. F.
Karlicek
, Jr.
, and
I.
Berishev
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
1494
(
1999
).
9.
J. W.
Yang
,
A.
Lunev
,
G.
Simin
,
A.
Chitnis
,
M.
Shatalov
,
M.
Asif Khan
,
J. E.
Van Nostrand
, and
R.
Gaska
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
273
(
2000
).
10.
A. T.
Shremer
,
J. A.
Smart
,
Y.
Wang
,
O.
Ambacher
,
N. C.
MacDonald
, and
J. R.
Shealy
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
736
(
2000
).
11.
H.
Lahrèche
,
M.
Leroux
,
M.
Laügt
,
M.
Vaille
,
B.
Beaumont
, and
P.
Gibart
,
J. Appl. Phys.
87
,
577
(
2000
).
12.
N.
Grandjean
,
J.
Massies
, and
M.
Leroux
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
2361
(
1999
).
13.
L. K.
Li
,
J.
Alperin
,
W. I.
Wang
,
D. C.
Look
, and
D. C.
Reynolds
,
J. Vac. Sci. Technol. B
16
,
1275
(
1998
).
14.
C. R.
Elsass
,
I. P.
Smorchkova
,
B.
Heying
,
E.
Haus
,
P.
Fini
,
K.
Maranowski
,
J. P.
Ibbetson
,
S.
Keller
,
P. M.
Petroff
,
S. P.
Den Baars
,
U. K.
Mishra
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
3528
(
1999
).
15.
E.
Frayssinet
,
W.
Knap
,
P.
Lorenzini
,
N.
Grandjean
,
J.
Massies
,
C.
Skierbiszewski
,
T.
Suski
,
I.
Grzegory
,
S.
Porowski
,
G.
Simin
,
X.
Hu
,
M.
Asif Khan
,
M. S.
Shur
,
R.
Gaska
, and
D.
Maude
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
2551
(
2000
).
16.
J. A.
Smart
,
A. T.
Schremer
,
N. G.
Weimann
,
O.
Ambacher
,
L. F.
Eastman
, and
J. R.
Shealy
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
388
(
1999
).
17.
R.
Gaska
,
M. S.
Shur
,
A. D.
Bykhovski
,
A. O.
Orlov
, and
G. L.
Snider
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
287
(
1999
).
18.
L. K.
Li
,
B.
Turk
,
W. I.
Wang
,
S.
Syed
,
D.
Simonian
, and
H. L.
Stormer
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
742
(
2000
).
19.
O.
Ambacher
,
J.
Smart
,
J. R.
Shealy
,
N. G.
Weimann
,
K.
Chu
,
M.
Murphy
,
W. J.
Schaff
,
L. F.
Eastman
R.
Dimitrov
,
L.
Wittmer
,
M.
Stutzmann
,
W.
Rieger
, and
J.
Hilsenbeck
,
J. Appl. Phys.
85
,
3222
(
1999
).
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.