We have investigated the optical emission from GaAs1xNx epilayers with 4.3×104<x<0.012. The samples were grown on GaAs(001) substrates by metal-organic vapor phase epitaxy using dimethylhydrazine as the nitrogen precursor. We find that the incorporation of nitrogen in GaAs generates deep radiative centers at around 250meV below the GaAsN band gap. The defects associated with these centers can be eliminated through an optimization of the growth temperature and reactor pressure, and by postgrowth annealing at 700°C. We also find that, contrary to what was suggested by Makimoto et al. [Appl. Phys. Lett.70, 2984 (1997)], the near-gap emission located close to 25meV below the gap is not related to a free-to-bound transition even in the samples with the lowest nitrogen content. Rather, we associate this emission to excitons bound to overlapping nitrogen clusters.

1.
M. C.
Larson
,
M.
Kondow
,
T.
Kitatani
,
K.
Nakahara
,
K.
Tamura
,
H.
Inoue
, and
K.
Uomi
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
10
,
188
(
1998
).
2.
J. S.
Harris
, Jr.
,
Semicond. Sci. Technol.
17
,
880
(
2002
).
3.
M.
Bosi
and
C.
Pelosi
,
Prog. Photovoltaics
15
,
51
(
2007
).
4.
G.
Bentoumi
,
V.
Timoshevskii
,
N.
Madini
,
M.
Côté
,
R.
Leonelli
,
J.-N.
Beaudry
,
P.
Desjardins
, and
R. A.
Masut
,
Phys. Rev. B
70
,
035315
(
2004
).
5.
F.
Masia
,
G.
Pettinari
,
A.
Polimeni
,
M.
Felici
,
A.
Miriametro
,
M.
Capizzi
,
A.
Lindsay
,
S. B.
Healy
,
E. P.
O’Reilly
,
A.
Cristofoli
,
G.
Bais
,
M.
Piccin
,
S.
Rubini
,
F.
Martelli
,
A.
Franciosi
,
P. J.
Klar
,
K.
Volz
, and
W.
Stolz
,
Phys. Rev. B
73
,
073201
(
2006
).
6.
A.
Patane
,
J.
Endicott
,
J.
Ibanez
,
P. N.
Brunkov
,
L.
Eaves
,
S. B.
Healy
,
A.
Lindsay
,
E. P.
O’Reilly
, and
M.
Hopkinson
,
Phys. Rev. B
71
,
195307
(
2005
).
7.
T.
Makimoto
,
H.
Saito
,
T.
Nishida
, and
N.
Kobayashi
,
Appl. Phys. Lett.
70
,
2984
(
1997
).
8.
S.
Francoeur
,
J. F.
Klem
, and
A.
Mascarenhas
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
067403
(
2004
).
9.
D.
Karaiskaj
,
A.
Mascarenhas
,
M.
Adamcyk
,
E. C.
Young
, and
T.
Tiedje
,
Phys. Rev. B
74
,
035208
(
2006
).
10.
Y.
Zhang
,
A.
Mascarenhas
,
J. F.
Geisz
,
H. P.
Xin
, and
C. W.
Tu
,
Phys. Rev. B
63
,
085205
(
2001
).
11.
T.
Taliercio
,
R.
Intartaglia
,
B.
Gil
,
P.
Lefebvre
,
T.
Bretagnon
,
U.
Tisch
,
E.
Finkman
,
J.
Salzman
,
M. A.
Pinault
,
M.
Laugt
, and
E.
Tournie
,
Phys. Rev. B
69
,
073303
(
2004
).
12.
M.
Felici
,
R.
Trotta
,
F.
Masia
,
A.
Polimeni
,
A.
Miriametro
,
M.
Capizzi
,
P. J.
Klar
, and
W.
Stolz
,
Phys. Rev. B
74
,
085203
(
2006
).
13.
S.
Francoeur
,
G.
Sivaraman
,
Y.
Qiu
,
S.
Nikishin
, and
H.
Temkin
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
1857
(
1998
).
14.
A.
Moto
,
S.
Tanaka
,
N.
Ikoma
,
T.
Tanabe
,
S.
Takagishi
,
M.
Takahashi
, and
T.
Katsuyama
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
38
,
1015
(
1999
).
15.
N. Q.
Thinh
,
I. A.
Buyanova
,
P. N.
Hai
,
W. M.
Chen
,
H. P.
Xin
, and
C. W.
Tu
,
Phys. Rev. B
63
,
033203
(
2001
).
16.
A. R.
Kovsh
,
J. S.
Wang
,
L.
Wei
,
R. S.
Shiao
,
J. Y.
Chi
,
B. V.
Volovik
,
A. F.
Tsatsul’nikov
, and
V. M.
Ustinov
,
J. Vac. Sci. Technol. B
20
,
1158
(
2002
).
17.
W. K.
Cheah
,
W. J.
Fan
,
S. F.
Yoon
,
W. K.
Loke
,
R.
Liu
, and
A. T. S.
Wee
,
J. Appl. Phys.
99
,
104908
(
2006
).
18.
J.-N.
Beaudry
,
R. A.
Masut
,
P.
Desjardins
,
R.
Wei
,
M.
Chicoine
,
G.
Bentoumi
,
R.
Leonelli
,
F.
Schiettekatte
, and
S.
Guillon
,
J. Vac. Sci. Technol. A
22
,
771
(
2004
).
19.
J. F.
Chen
,
C. T.
Ke
,
P. C.
Hsieh
,
C. H.
Chiang
,
W. I.
Lee
, and
S. C.
Lee
,
J. Appl. Phys.
101
,
123515
(
2007
).
20.
E. W.
Williams
,
Phys. Rev.
168
,
922
(
1968
).
21.
S. Y.
Chiang
and
J. E.
Pearson
,
J. Lumin.
10
,
313
(
1975
).
22.
J.
Toivonen
,
T.
Hakkarainen
,
M.
Sopanen
,
H.
Lipsanen
,
J.
Oila
, and
K.
Saarinen
,
Appl. Phys. Lett.
82
,
40
(
2003
).
23.
A.
Janotti
,
S. H.
Wei
,
S. B.
Zhang
,
S.
Kurtz
, and
C. G.
Van de Walle
,
Phys. Rev. B
67
,
161201
(
2003
).
24.
N.
Shtinkov
,
P.
Desjardins
,
R. A.
Masut
, and
M.
Côté
,
Phys. Rev. B
74
,
035211
(
2006
).
25.

For all samples, Eg was precisely determined by optical absorption using the procedure described in Ref. 4.

26.
O.
Madelung
,
Semiconductors: Data Handbook
, 3rd ed. (
Springer
,
New York
,
2004
).
27.
P. J.
Dean
,
D. J.
Robbins
, and
S. G.
Bishop
,
J. Phys. C
12
,
5567
(
1979
).
28.
A. T.
Hunter
and
T. C.
McGill
,
Appl. Phys. Lett.
40
,
169
(
1982
).
29.
D.
Bimberg
,
H.
Munzel
,
A.
Steckenborn
, and
J.
Christen
,
Phys. Rev. B
31
,
7788
(
1985
).
30.
S.
Charbonneau
,
T.
Steiner
, and
M. L. W.
Thewalt
,
Phys. Rev. B
41
,
2861
(
1990
).
31.
R.
Benzaquen
,
S.
Charbonneau
,
R.
Leonelli
, and
A. P.
Roth
,
Phys. Rev. B
53
,
3627
(
1996
).
32.
P. J.
Dean
,
J. D.
Cuthbert
, and
R. T.
Lynch
,
Phys. Rev.
179
,
754
(
1969
).
33.
R.
Leonelli
and
J. L.
Brebner
,
Phys. Rev. B
33
,
8649
(
1986
).
34.
A. F.
van Driel
,
I. S.
Nikolaev
,
P.
Vergeer
,
P.
Lodahl
,
D.
Vanmaekelbergh
, and
W. L.
Vos
,
Phys. Rev. B
75
,
035329
(
2007
).
35.
R.
Intartaglia
,
T.
Taliercio
,
P.
Lefebvre
,
P.
Valvin
,
T.
Bretagnon
,
T.
Guillet
,
B.
Gil
,
U.
Tisch
,
E.
Finkman
,
J.
Salzman
,
M. A.
Pinault
, and
E.
Tournie
,
IEE Proc.: Optoelectron.
151
,
365
(
2004
).
You do not currently have access to this content.