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.
REFERENCES
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.
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.
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.
© 2001 American Institute of Physics.
2001
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.