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.

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.
S. M.
Sze
,
Physics of Semiconductor Devices
, 2nd ed. (
Wiley
,
New York
,
1981
).
You do not currently have access to this content.