Growths of GaN on Si(111) – (7 × 7) substrates by plasma-assisted molecular-beam epitaxy (PA-MBE) have been studied. Optimal conditions of MBE and the effect of a low-temperature (LT) buffer are followed. It is found that irrespective of the growth conditions and the growth strategies (direct versus two-step growth), a thin amorphous-like interface layer always forms. For smooth surfaces and better crystallinity of the epifilms, a LT-buffer preceding the high-temperature deposition is helpful, and the grown GaN films are of nitrogen-polar. Transport measurements of the heterojunctions of GaN on heavily p- and n-doped Si reveal ohmic behavior, whereas that of n-GaN on lightly doped n−-Si substrate shows rectifying characteristics.
REFERENCES
1.
S.
Nakamura
, M.
Senoh
, S.
Nagahama
, N.
Iwasa
, T.
Yamada
, T.
Matsushita
, Y.
Sugimoto
, and H.
Kiyoku
, Appl. Phys. Lett.
70
, 1417
(1997
).2.
J. I.
Pankove
and T. D.
Moustakas
, Gallium Nitride (GaN) I
(Academic
, San Diego
, 1998
).3.
J. I.
Pankove
and T. D.
Moustakas
, Gallium Nitride (GaN) II
(Academic
, San Diego
, 1999
).4.
S.
Nakamura
and G.
Fasol
, The Blue Laser Diode : GaN Based Light Emitters and Lasers
(Springer
, Berlin
, 1997
).5.
T.
Yamaguchi
, C.
Morioka
, K.
Mizuo
, M.
Hori
, T.
Araki
, Y.
Nanishi
, and A.
Suzuki
, 2003
International Symposium on Compound Semiconductors: Post-Conference Proceedings
, p. 214
(2004
).6.
J.
Wu
, W.
Walukiewicz
, K.
Yu
, W.
Shan
, J.
Ager
III, E.
Haller
, H.
Lu
, W.
Schaff
, W.
Metzger
, and S.
Kurtz
, J. Appl. Phys.
94
, 6477
(2003
).7.
H.
Hamzaoui
, A. S.
Bouazzi
, and B.
Rezig
, Sol. Energy Mater. Sol. Cells
87
, 595
(2005
).8.
S. W.
Feng
, C. M.
Lai
, C. H.
Chen
, W. C.
Sun
, and L. W.
Tu
, J. Appl. Phys.
108
, 093118
(2010
).9.
M.
Yamaguchi
, K.
Nishimura
, T.
Sasaki
, H.
Suzuki
, K.
Arafune
, N.
Kojima
, Y.
Ohsita
, Y.
Okada
, A.
Yamamoto
, T.
Takamoto
, and K.
Araki
, Sol. Energy
82
, 173
(2008
).10.
X.
Chen
, K. D.
Matthews
, D.
Hao
, W. J.
Schaff
, and L. F.
Eastman
, Phys. Status Solidi A
205
, 1103
(2008
).11.
O.
Jani
, C.
Honsberg
, Y.
Huang
, J. O.
Song
, I.
Ferguson
, G.
Namkoong
, E.
Trybus
, A.
Doolittle
, and S.
Kurtz
, Conference Record of the 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion
(IEEE
, New York
, 2006
), Vols. 1 and 2
, p. 20
.12.
C. H.
Henry
, J. Appl. Phys.
51
, 4494
(1980
).13.
A.
Yamamoto
, M.
Tsujino
, M.
Ohkubo
, and A.
Hashimoto
, Sol. Energy Mater. Sol. Cells
35
, 53
(1994
).14.
E.
Trybus
, G.
Namkoong
, W.
Henderson
, S.
Burnham
, W. A.
Doolittle
, M.
Cheung
, and A.
Cartwright
, J. Cryst. Growth
288
, 218
(2006
).15.
K.
Mizuo
, T.
Yamaguchi
, Y.
Saito
, T.
Araki
, and Y.
Nanishi
, GaN and Related Alloys -2002, Materials Research Society Proceeding
, 743
, 719
(2003
).16.
I.
Mahboob
, T. D.
Veal
, C. F.
McConville
, H.
Lu
, and W. J.
Schaff
, Phys. Rev. Lett.
92
, 036804
(2004
).17.
K. A.
Rickert
, A. B.
Ellis
, F. J.
Himpsel
, H.
Lu
, W.
Schaff
, J. M.
Redwing
, F.
Dwikusuma
, and T. F.
Kuech
, Appl. Phys. Lett.
82
, 3254
(2003
).18.
D.
Kapolnek
, S.
Keller
, R.
Vetury
, R. D.
Underwood
, P.
Kozodoy
, S. P. D.
Baars
, and U. K.
Mishra
, Appl. Phys. Lett.
71
, 1204
(1997
).19.
O. H.
Nam
, M. D.
Bremser
, T. S.
Zheleva
, and R. F.
Davis
, Appl. Phys. Lett.
71
, 2638
(1997
).20.
R. F.
Davis
, T.
Gehrke
, K. J.
Linthicum
, P.
Rajagopal
, A. M.
Roskowski
, T.
Zheleva
, E. A.
Preble
, C. A.
Zorman
, M.
Mehregany
, U.
Schwarz
, J.
Schuck
, and R.
Grober
, MRS Internet J. Nitride Semicond. Res.
6
, 1
(2001
).21.
Y. E.
Romanyuk
, D.
Kreier
, Y.
Cui
, K. M.
Yu
, J. W.
Ager
, and S. R.
Leone
, Thin Solid Films
517
, 6512
(2009
).22.
T.
Yodo
, H.
Ando
, H.
Tsuchiya
, D.
Nosei
, M.
Shimeno
, and Y.
Harada
, J. Cryst. Growth
227
, 431
(2001
).23.
H. X.
Liu
, Z. Z.
Ye
, H. X.
Zhang
, and B. H.
Zhao
, Mater. Res. Bull.
35
, 1837
(2000
).24.
C. L.
Wu
, J. C.
Wang
, M. H.
Chan
, T. T.
Chen
, and S.
Gwo
, Appl. Phys. Lett.
83
, 4530
(2003
).25.
F. R.
Hu
, K.
Ochi
, Y.
Zhao
, B. S.
Choi
, and K.
Hane
, J. Cryst. Growth
294
, 197
(2006
).26.
E.
Feltin
, B.
Beaumont
, M.
Laugt
, P.
de Mierry
, P.
Vennegues
, H.
Lahreche
, M.
Leroux
, and P.
Gibart
, Appl. Phys. Lett.
79
, 3230
(2001
).27.
A.
Able
, W.
Wegscheider
, K.
Engl
, and J.
Zweck
, J. Cryst. Growth
276
, 415
(2005
).28.
S. M.
Seutter
, M. H.
Xie
, W. K.
Zhu
, L. X.
Zheng
, H. S.
Wu
, and S. Y.
Tong
, Surf. Sci.
445
, L71
(2000
).29.
H.
Ahn
, C. L.
Wu
, S.
Gwo
, C. M.
Wei
, and Y. C.
Chou
, Phys. Rev. Lett.
86
, 2818
(2001
).30.
C. D.
Lee
, V.
Ramachandran
, A.
Sagar
, R. M.
Feenstra
, D. W.
Greve
, W. L.
Sarney
, L.
Salamanca-Riba
, D. C.
Look
, S.
Bai
, W. J.
Choyke
, and R. P.
Devaty
, J. Electron. Mater.
30
, 162
(2001
).31.
J. M.
Myoung
, O.
Gluschenkov
, K.
Kim
, and S.
Kim
, J. Vac. Sci. Technol. A
17
, 3019
(1999
).32.
E. C.
Piquette
, P. M.
Bridger
, R. A.
Beach
, and T. C.
McGill
, MRS Internet J. Nitride Semicond. Res.
4
, G3.77 (1999
).33.
A. R.
Smith
, R. M.
Feenstra
, D. W.
Greve
, M. S.
Shin
, M.
Skowronski
, J.
Neugebauer
, and J. E.
Northrup
, Appl. Phys. Lett.
72
, 2114
(1998
).34.
H.
Ishikawa
, K.
Yamamoto
, T.
Egawa
, T.
Soga
, T.
Jimbo
, and M.
Umeno
, J. Cryst. Growth
190
, 178
(1998
).35.
K.
Takemoto
, H.
Murakawi
, T.
Iwamoto
, Y.
Matsuo
, Y.
Kangawa
, Y.
Kumagai
, and A.
Koukitu
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
45
, L478
(2006
).36.
V.
Fiorentini
, C.
Melis
, and G. M.
Lopez
, Appl. Phys. Lett.
85
, 4902
(2004
).37.
E.
Calleja
, M. A.
Sanchez-Garcia
, D.
Basak
, F. J.
Sanchez
, F.
Calle
, P.
Youinou
, E.
Munoz
, J. J.
Serrano
, J. M.
Blanco
, C.
Villar
, T.
Laine
, J.
Oila
, K.
Saarinen
, P.
Hautojarvi
, C. H.
Molloy
, D. J.
Somerford
, and I.
Harrison
, Phys. Rev. B
58
, 1550
(1998
).38.
S.
Haridoss
, F.
Beniere
, M.
Gauneau
, and A.
Rupert
, J. Appl. Phys.
51
, 5833
(1980
).39.
Z.
Hassan
, S. S.
Ng
, G.
Chew
, F.
Yam
, M.
Abdullah
, M.
Hashim
, K.
Ibrahim
, and M.
Kordesch
, in Growth and Properties of GaN/Si Heterojunction
(Pergamon-Elsevier Science Ltd
, Oxford
, 2005
), p. 531
.40.
Z.
Hassan
, Y. C.
Lee
, F. K.
Yam
, K.
Ibrahim
, M. E.
Kordesch
, W.
Halverson
, and P. C.
Colter
, Solid State Commun.
133
, 283
(2005
).41.
Ş.
Aydoğan
, M.
Sağlam
, and A.
Türüt
, J. Phys.: Condens. Matter
18
, 2665
(2006
).42.
© 2011 American Institute of Physics.
2011
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.