We report the results of direct measurements and a theoretical investigation of the in-plane effective mass in the two-dimensional electron gas of nominally undoped AlGaN/GaN heterostructures with a different degree of quantum confinement. It is shown that in most cases the conduction band nonparabolicity effect is overestimated and the electron wave-function penetration into the barrier layer should be taken into account. The contribution of the wave-function hybridization is determined to play the dominant role. The band edge effective mass value is deduced to be .
REFERENCES
1.
P.
Rinke
, M.
Winkelnkemper
, A.
Qteish
, D.
Bimberg
, J.
Neugebauer
, and M.
Scheffler
, Phys. Rev. B
77
, 075202
(2008
).2.
A. S.
Barker
, Jr. and M.
Ilegems
, Phys. Rev. B
7
, 743
(1973
).3.
M.
Suzuki
, T.
Uenoyama
, and A.
Yanase
, Phys. Rev. B
52
, 8132
(1995
).4.
P.
Perlin
, E.
Litwin-Staszewska
, B.
Suchanek
, W.
Knap
, J.
Camassel
, T.
Suski
, R.
Piotrzkowski
, I.
Grzegory
, S.
Porowski
, E.
Kaminska
, and J. C.
Chervin
, Appl. Phys. Lett.
68
, 1114
(1996
).5.
M.
Drechsler
, D. M.
Hofmann
, B. K.
Meier
, T.
Detchprohm
, H.
Amano
, and I.
Akasaki
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
34
, L1178
(1995
).6.
W. J.
Moore
, J. A.
Freitas
, Jr., and R. J.
Molnar
, Phys. Rev. B
56
, 12073
(1997
).7.
A. M.
Witowski
, K.
Pakula
, J. M.
Baranowski
, M. L.
Sadowski
, and P.
Wyder
, Appl. Phys. Lett.
75
, 4154
(1999
).8.
S.
Shokhovets
, G.
Gobsch
, and O.
Ambacher
, Appl. Phys. Lett.
86
, 161908
(2005
).9.
B. K.
Meyer
, D.
Volm
, A.
Graber
, H. C.
Alt
, T.
Detchprohm
, A.
Amano
, and I.
Akasaki
, Solid State Commun.
95
, 597
(1995
).10.
D.
Fritsch
, H.
Schmidt
, and M.
Grundmann
, Phys. Rev. B
67
, 235205
(2003
).11.
I.
Vurgaftman
and J. R.
Meyer
, J. Appl. Phys.
94
, 3675
(2003
).12.
V. M.
Mitin
, V. A.
Kochelap
, and M. A.
Strocio
, Quantum Heterostructures: Microelectronics and Optoelectronics
(Cambridge University Press
, Cambridge
, 1999
).13.
Y. J.
Wang
, R.
Kaplan
, H. K.
Ng
, K.
Doverspike
, D. K.
Gaskill
, T.
Ikedo
, I.
Akasaki
, and H.
Amono
, J. Appl. Phys.
79
, 8007
(1996
).14.
W.
Knap
, H.
Alause
, J. M.
Bluet
, J.
Camassel
, J.
Young
, M.
Asif Khan
, Q.
Chen
, S.
Huant
, and M.
Shur
, Solid State Commun.
99
, 195
(1996
).15.
W.
Knap
, S.
Contreras
, H.
Alause
, C.
Skierbiszewski
, J.
Camassel
, M.
Dyakonov
, J.
Yang
, Q.
Chen
, M.
Asif Khan
, F. H.
Yang
, M.
Goiran
, J.
Leotin
, and M. S.
Shur
, Appl. Phys. Lett.
70
, 2123
(1997
).16.
W.
Knap
, E.
Frayssinet
, M. L.
Sadowski
, C.
Skierbiszewski
, D.
Maude
, V.
Falko
, M.
Asif Khan
, and M. S.
Shur
, Appl. Phys. Lett.
75
, 3156
(1999
).17.
L. W.
Wong
, S. J.
Cai
, R.
Li
, K.
Wang
, H. W.
Jiang
, and M.
Chen
, Appl. Phys. Lett.
73
, 1391
(1998
).18.
T. Y.
Lin
, H. M.
Chen
, M. S.
Tsai
, Y. F.
Chen
, F. F.
Fang
, C. F.
Lin
, and G. C.
Chi
, Phys. Rev. B
58
, 13793
(1998
).19.
S.
Elhamri
, R. S.
Newrock
, D. B.
Mast
, M.
Ahoujja
, W. C.
Mitchel
, J. M.
Redwing
, M. A.
Tischler
, and J. S.
Flynn
, Phys. Rev. B
57
, 1374
(1998
).20.
T.
Wang
, J.
Bai
, S.
Sakai
, Y.
Ohno
, and H.
Ohno
, Appl. Phys. Lett.
76
, 2737
(2000
).21.
A.
Saxler
, P.
Debray
, R.
Perrin
, S.
Elhamri
, W. C.
Mitchel
, C. R.
Elsass
, I. P.
Smorchkova
, B.
Heying
, E.
Haus
, P.
Fini
, J. P.
Ibbetson
, S.
Keller
, P. M.
Petroff
, S. P.
DenBaars
, U. K.
Mishra
, and J. S.
Speck
, J. Appl. Phys.
87
, 369
(2000
).22.
A. F.
Braña
, C.
Diaz-Paniagua
, F.
Batallan
, J. A.
Carrido
, E.
Muñoz
, and F.
Omnes
, J. Appl. Phys.
88
, 932
(2000
).23.
D. R.
Hang
, C. -T.
Liang
, C. F.
Huang
, Y. H.
Chang
, Y. F.
Chen
, H. X.
Jiang
, and J. Y.
Lin
, Appl. Phys. Lett.
79
, 66
(2001
).24.
Z. -F.
Li
, W.
Lu
, S. C.
Chen
, S.
Holland
, C. M.
Hu
, D.
Heitmann
, B.
Shen
, Y. D.
Zheng
, T.
Someya
, and Y.
Arakawa
, Appl. Phys. Lett.
80
, 431
(2002
).25.
S.
Syed
, M. J.
Manfra
, Y. J.
Wang
, H. L.
Stormer
, and R. J.
Molnar
, Phys. Rev. B
67
, 241304
(R) (2003
).26.
S.
Syed
, J. B.
Heroux
, Y. J.
Wang
, M. J.
Manfra
, R. J.
Molnar
, and H. L.
Stormer
, Appl. Phys. Lett.
83
, 4553
(2003
).27.
W.
Knap
, V. I.
Fal’ko
, E.
Frayssinet
, P.
Lorenzini
, N.
Grandjean
, D.
Maude
, G.
Karczewski
, B. L.
Brandt
, J.
Łusakowski
, I.
Grzegory
, M.
Leszczy’nski
, P.
Prystawko
, C.
Skierbiszewski
, S.
Porowski
, X.
Hu
, G.
Simin
, M.
Asif Khan
, and M. S.
Shur
, J. Phys.: Condens. Matter
16
, 3421
(2004
).28.
K. S.
Cho
, T. -Y.
Huang
, C. -P.
Huang
, Y. -H.
Chiu
, C. -T.
Liang
, Y. F.
Chen
, and I.
Lo
, J. Appl. Phys.
96
, 7370
(2004
).29.
K. S.
Cho
, T. -Y.
Huang
, H. -S.
Wang
, M. -G.
Lin
, T. -M.
Chen
, C. -T.
Liang
, Y. F.
Chen
, and I.
Lo
, Appl. Phys. Lett.
86
, 222102
(2005
).30.
N.
Tang
, B.
Shen
, M. J.
Wang
, Z. J.
Yang
, K.
Xu
, G. Y.
Zhang
, T.
Lin
, B.
Zhu
, W. Z.
Zhou
, and J. H.
Chu
, Appl. Phys. Lett.
88
, 172115
(2006
).31.
Z.
Bougrioua
, I.
Moerman
, L.
Nistor
, B.
Van Daele
, E.
Monroy
, T.
Palacios
, F.
Calle
, and M.
Leroux
, Phys. Status Solidi A
195
, 93
(2003
).32.
J. R.
Shealy
, V.
Kaper
, V.
Tilak
, T.
Prunty
, J. A.
Smart
, B.
Green
, L. F.
Eastman
, J. Phys.: Condens. Matter
14
, 3499
(2002
).33.
N.
Nastase
, H.
Hardtdegen
, R.
Schmidt
, H.
Bay
, H.
Lüth
, A.
Alam
, and M.
Heuken
, Phys. Status Solidi A
188
, 647
(2001
).34.
T.
Ando
, A. B.
Fowler
, and F.
Stern
, Rev. Mod. Phys.
54
, 437
(1982
).35.
M. A.
Brummell
, R. J.
Nicholas
, L. C.
Brunel
, S.
Huant
, M.
Baj
, J. C.
Portal
, M.
Razeghi
, M. A.
Di Forte-Poisson
, K. Y.
Cheng
, and A. Y.
Cho
, Surf. Sci.
142
, 380
(1984
).36.
S.
Das Sarma
, Phys. Rev. B
27
, 2590
(1983
).37.
P. T.
Coleridge
, R.
Stoner
, and R.
Fletcher
, Phys. Rev. B
39
, 1120
(1989
).38.
K. M.
Indlekofer
, E.
Dona
, J.
Malindretos
, M.
Bertelli
, M.
Kocan
, A.
Rizzi
, and H.
Lüth
, Phys. Status Solidi B
234
, 769
(2002
).39.
G.
Bastard
, Wave Mechanics Applied to Semiconductor Heterostructures
(Les Editions de Physique
, Paris
, 1988
).© 2009 American Institute of Physics.
2009
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
