The effect of Ga/N flux ratio on surface morphology, incorporation of point defects and electrical transport properties of GaN films grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy in a recently developed high-temperature growth regime was investigated. The homoepitaxial (0001) GaN films grown at 780790°C showed smoothest morphologies near the cross-over between N-rich and Ga-rich growth (0.75<Ga/N<1.1) contrasting previous observations for low-temperature growth. The higher-quality growth near Ga/N1 resulted from lower thermal decomposition rates and was corroborated by slightly lower Ga vacancy concentrations [VGa], lower unintentional oxygen incorporation, and improved electron mobilities. The consistently low [VGa], i.e., 1016cm3 for all films attribute further to the significant benefits of the high-temperature growth regime.

1.
M. J.
Manfra
,
N. G.
Weimann
,
J. W. P.
Hsu
,
L. N.
Pfeiffer
,
K. W.
West
, and
S. N. G.
Chu
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
1456
(
2002
).
2.
S.
Rajan
,
P.
Waltereit
,
C.
Poblenz
,
S. J.
Heikman
,
D. S.
Green
,
J. S.
Speck
, and
U. K.
Mishra
,
IEEE Electron Device Lett.
25
,
247
(
2004
).
3.
C.
Poblenz
,
A. L.
Corrion
,
F.
Recht
,
C. S.
Suh
,
R.
Chu
,
L.
Shen
,
J. S.
Speck
, and
U. K.
Mishra
,
IEEE Electron Device Lett.
28
,
945
(
2007
).
4.
B.
Heying
,
R.
Averbeck
,
L. F.
Chen
,
E.
Haus
,
H.
Riechert
, and
J. S.
Speck
,
J. Appl. Phys.
88
,
1855
(
2000
).
5.
B.
Heying
,
I.
Smorchkova
,
C.
Poblenz
,
C.
Elsass
,
P.
Fini
,
S.
DenBaars
,
U.
Mishra
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
2885
(
2000
).
6.
J.
Neugebauer
and
C. G.
Van de Walle
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
503
(
1996
).
7.
C. R.
Elsass
,
T.
Mates
,
B.
Heying
,
C.
Poblenz
,
P.
Fini
,
P. M.
Petroff
,
S. P.
Den Baars
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
3167
(
2000
).
8.
A.
Hierro
,
A. R.
Arehart
,
B.
Heying
,
M.
Hansen
,
U. K.
Mishra
,
S. P.
Den Baars
,
J. S.
Speck
, and
S. A.
Ringel
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
805
(
2002
).
9.
M.
Rummukainen
,
J.
Oila
,
A.
Laasko
,
K.
Saarinen
,
A. J.
Ptak
, and
T. H.
Myers
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
4887
(
2004
).
10.
J.
Oila
,
J.
Kivioja
,
V.
Ranki
,
K.
Saarinen
,
D. C.
Look
,
R. J.
Molnar
,
S. S.
Park
,
S. K.
Lee
, and
J. Y.
Han
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
3433
(
2003
).
11.
S.
Hautakangas
,
I.
Makkonen
,
V.
Ranki
,
M. J.
Puska
,
K.
Saarinen
,
X.
Xu
, and
D. C.
Look
,
Phys. Rev. B
73
,
193301
(
2006
).
12.
F.
Tuomisto
,
K.
Saarinen
,
T.
Paskova
,
B.
Monemar
,
M.
Bockowski
, and
T.
Suski
,
J. Appl. Phys.
99
,
066105
(
2006
).
13.
J. W. P.
Hsu
,
M. J.
Manfra
,
S. N. G.
Chu
,
C. H.
Chen
,
L. N.
Pfeiffer
, and
R. J.
Molnar
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
3980
(
2001
).
14.
G.
Koblmüller
,
S.
Fernandez-Garrido
,
E.
Calleja
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
161904
(
2007
).
15.
G.
Koblmüller
,
F.
Wu
,
T.
Mates
,
J. S.
Speck
,
S.
Fernandez-Garrido
, and
E.
Calleja
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
221905
(
2007
).
16.
G.
Koblmüller
,
R.
Chu
,
F.
Wu
,
U. K.
Mishra
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Express
1
,
061103
(
2008
).
17.
G.
Koblmüller
,
R. M.
Chu
,
A.
Raman
,
U. K.
Mishra
, and
J. S.
Speck
,
J. Appl. Phys.
107
,
043527
(
2010
).
18.
J. J. M.
Law
,
E. T.
Yu
,
G.
Koblmüller
,
F.
Wu
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
102111
(
2010
).
19.
K.
Saarinen
,
P.
Hautojärvi
, and
C.
Corbel
, in
Identification of Defects in Semiconductors
,
Semiconductors and Semimetals
Vol.
51A
, edited by
M.
Stavola
(
Academic
,
New York
,
1998
), p.
209
.
20.
S.
Fernández-Garrido
,
G.
Koblmuller
,
E.
Calleja
, and
J. S.
Speck
,
J. Appl. Phys.
104
,
033541
(
2008
).
21.
T.
Zywietz
,
J.
Neugebauer
, and
M.
Scheffler
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
487
(
1998
).
22.
A. L.
Rosa
and
J.
Neugebauer
,
Phys. Rev. B
73
,
205314
(
2006
).
23.
J.
Oila
,
V.
Ranki
,
J.
Kivioja
,
K.
Saarinen
,
P.
Hautojarvi
,
J.
Likonen
,
J. M.
Baranowski
,
K.
Pakula
,
T.
Suski
,
M.
Leszczynski
, and
I.
Grzegory
,
Phys. Rev. B
63
,
045205
(
2001
).
24.
C. G.
Van de Walle
and
J.
Neugebauer
,
J. Appl. Phys.
95
,
3851
(
2004
).
25.
J.
Oila
,
K.
Saarinen
,
A. E.
Wickenden
,
D. D.
Koleske
,
R. L.
Henry
, and
M. E.
Twigg
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
1021
(
2003
).
26.
N.
Grandjean
,
J.
Massies
,
F.
Semond
,
S. Yu.
Karpov
, and
R. A.
Talalaev
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
1854
(
1999
).
27.
N.
Newman
,
J.
Ross
, and
M.
Rubin
,
Appl. Phys. Lett.
62
,
1242
(
1993
).
You do not currently have access to this content.