Photoluminescence (PL) spectroscopy of nonpolar m-plane InGaN thin films with indium composition up to 21% and nearly strain-balanced In0.09Ga0.91N/Al0.19Ga0.81N superlattices grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy was performed as a function of temperature. The experimental transition energies are consistently lower than the calculation based on structural parameters extracted from x-ray diffraction measurements. This indicates the presence of indium composition fluctuations in InGaN and hence local bandgap reduction that produces charge localization centers. The spectral width of the low-temperature PL of our m-plane InGaN/AlGaN superlattices is narrower than previously reported for m-plane InGaN/GaN quantum wells grown by MOCVD. The PL integrated intensity drops rapidly, though, as the temperature is increased to 300 K, indicating strong non-radiative recombination at room temperature. Time-resolved PL at low temperatures was performed to characterize the relaxation time scales in an undoped and a doped superlattice.
REFERENCES
1.
T. D.
Moustakas
and P.
Paiella
, Rep. Prog. Phys.
80
, 106501
(2017
). 2.
C.
Zhou
, A.
Ghods
, V. G.
Saravade
, P. V.
Patel
, K. L.
Yunghans
, C.
Ferguson
, Y.
Feng
, B.
Kucukgok
, N.
Lu
, and I. T.
Ferguson
, ECS J. Solid State Sci. Technol.
6
, Q149
–Q156
(2017
). 3.
H.
Morkoc
, S.
Strite
, G. B.
Gao
, M. E.
Lin
, B.
Sverdlov
, and M.
Burns
, J. Appl. Phys.
76
, 1363
–1398
(1994
). 4.
M.
Beeler
, E.
Trichas
, and E.
Monroy
, Semicond. Sci. Technol.
28
, 074022
(2013
). 5.
J.
Wu
, J. Appl. Phys.
106
, 011101
(2009
). 6.
O.
Malis
, C.
Edmunds
, M. J.
Manfra
, and D. L.
Sivco
, Appl. Phys. Lett.
94
, 161111
(2009
). 7.
C.
Edmunds
, L.
Tang
, D.
Li
, M.
Cervantes
, G.
Gardner
, T.
Paskova
, M. J.
Manfra
, and O.
Malis
, J Electron. Mater.
41
, 881
(2012
). 8.
C.
Edmunds
, L.
Tang
, J.
Shao
, D.
Li
, M.
Cervantes
, G.
Gardner
, D. N.
Zakharov
, M. J.
Manfra
, and O.
Malis
, Appl. Phys. Lett.
101
, 102104
(2012
). 9.
C.
Edmunds
, L.
Tang
, M.
Cervantes
, M.
Shirazi-HD
, J.
Shao
, A.
Grier
, A.
Valavanis
, J. D.
Cooper
, D.
Li
, G.
Gardner
, D. N.
Zakharov
, Z.
Ikonic
, D.
Indjin
, P.
Harrison
, M. J.
Manfra
, and O.
Malis
, Phys. Rev. B
88
, 235306
(2013
). 10.
C.
Edmunds
, J.
Shao
, M.
Shirazi-HD
, M.
Manfra
, and O.
Malis
, Appl. Phys. Lett.
105
, 021109
(2014
). 11.
D.
Feezell
, Y.
Sharma
, and S.
Krishna
, J. Appl. Phys.
113
, 1133103
(2013
). 12.
D.
Sutherland
, T.
Zhu
, J. T.
Griths
, F.
Tang
, P.
Dawson
, D.
Kundys
, F.
Oehler
, M. J.
Kappers
, C. J.
Humphreys
, and R. A.
Oliver
, Phys. Status Solidi B
252
, 965
–970
(2015
). 13.
D.
Kundys
, D.
Sutherland
, M. J.
Davies
, F.
Oehler
, J.
Griths
, P.
Dawson
, M. J.
Kappers
, C. J.
Humphreys
, S.
Schulz
, F.
Tang
, and R. A.
Oliver
, Sci. Technol. Adv. Mater
17
, 736
–743
(2016
). 14.
S.
Schulz
, D. P.
Tanner
, E. P.
O'Reilly
, M. A.
Caro
, T. L.
Martin
, P. A. J.
Bagot
, M. P.
Moody
, F.
Tang
, J. T.
Griths
, F.
Oehler
, M. J.
Kappers
, R. A.
Oliver
, C. J.
Humphreys
, D.
Sutherland
, M. J.
Davies
, and P.
Dawson
, Phys. Rev. B
92
, 235419
(2015
). 15.
S.
Marcinkeviius
, K. M.
Kelchner
, S.
Nakamura
, S. P.
DenBaars
, and J. S.
Speck
, Phys. Status Solidi C
11
, 690
–693
(2014
). 16.
K. M.
Kelchner
, L. Y.
Kuritzky
, K.
Fujito
, S.
Nakamura
, S. P.
DenBaars
, and J. S.
Speck
, J. Cryst. Growth
382
, 80
–86
(2013
). 17.
M.
Sawicka
, P.
Wolny
, M.
Kryko
, H.
Turski
, K.
Szkudlarek
, S.
Grzanka
, and C.
Skierbiszewski
, J. Cryst. Growth
465
, 43
–47
(2017
). 18.
P.
Dawson
, S.
Schulz
, R. A.
Oliver
, M. J.
Kappers
, and C. J.
Humphreys
, J. Appl. Phys.
119
, 181505
(2016
). 19.
S.
Kusanagi
, Y.
Kanitani
, Y.
Kudo
, K.
Tasai
, A. A.
Yamaguchi
, and S.
Tomiya
, Jpn. J. Appl. Phys.
58
, SCCB28
(2019
). 20.
A.
Pesach
, E.
Gross
, C.-Y.
Huang
, Y.-D.
Lin
, S. E.
Schacham
, S.
Nakamura
, and G.
Bahir
, Appl. Phys. Lett.
103
, 022110
(2013
). 21.
J.
Shao
, D.
Zakharov
, C.
Edmunds
, O.
Malis
, and M. J.
Manfra
, Appl. Phys. Lett.
103
, 232103
(2013
). 22.
J.
Shao
, L.
Tang
, C.
Edmunds
, G.
Gardner
, O.
Malis
, and M.
Manfra
, J. Appl. Phys.
114
, 023508
(2013
). 23.
T.
Nguyen
, M.
Shirazi-HD
, Y.
Cao
, R. E.
Diaz
, G. C.
Gardner
, M.
Manfra
, and O.
Malis
, Phys. Status Solidi A
215
, 1700828
(2018
). 24.
M.
Shirazi-HD
, R. E.
Diaz
, T.
Nguyen
, J.
Jian
, G. C.
Gardner
, H.
Wang
, M. J.
Manfra
, and O.
Malis
, J. Appl. Phys.
123
, 161581
(2018
). 25.
A.
Senichev
, T.
Nguyen
, R. E.
Diaz
, B.
Dzuba
, M.
Shirazi-HD
, Y.
Cao
, M. J.
Manfra
, and O.
Malis
, APL Mater.
7
, 121109
(2019
). 26.
M.
Sawicka
, A.
Feduniewicz-Żmuda
, M.
Kryśko
, H.
Turski
, G.
Muziol
, M.
Siekacz
, P.
Wolny
, and C.
Skierbiszewski
, J. Cryst. Growth
459
, 129
–134
(2017
). 27.
R.
Oliva
, S. J.
Zelewski
, L.
Janicki
, K. R.
Gwozdz
, J.
Serafinczuk
, M.
Rudzinski
, E.
Özbay
, and R.
Kudrawiec
, Semicond. Sci. Technol.
33
, 035007
(2018
). 28.
I.
Vurgaftman
and J. R.
Meyer
, J. Appl. Phys.
94
, 3675
–3696
(2003
). 29.
Y. P.
Varshni
, Physica
34
, 149
–154
(1967
). 30.
S.
Birner
, T.
Zibold
, T.
Andlauer
, T.
Kubis
, M.
Sabathil
, A.
Trellakis
, and P.
Vogl
, IEEE Trans. Electron. Devices
54
, 2137
(2007
). 31.
U. M. E.
Christmas
, A. D.
Andreev
, and D. A.
Faux
, J. Appl. Phys.
98
, 073522
(2005
). 32.
D. S.
Arteev
, A. V.
Sakharov
, E. E.
Zavarin
, W. V.
Lundin
, A. N.
Smirnov
, V. Y.
Davydov
, M. A.
Yagovkina
, S. O.
Usov
, and A. F.
Tsatsulnikov
, J. Phys. Conf. Ser.
1135
, 012050
(2018
). 33.
E. F.
Schubert
, E. O.
Goebel
, Y.
Horikoshi
, K.
Ploog
, and H. J.
Queisser
, Phys. Rev. B
30
, 813
–820
(1984
). 34.
W.
Shan
, W.
Walukiewicz
, E. E.
Haller
, B. D.
Little
, J. J.
Song
, M. D.
McCluskey
, N. M.
Johnson
, Z. C.
Feng
, M.
Schurman
, and R. A.
Stall
, J. Appl. Phys.
84
, 4452
–4458
(1998
). 35.
C.
Zhao
, R.
Zhang
, B.
Liu
, D.
Fu
, H.
Chen
, M.
Li
, Z.
Xie
, X.
Xiu
, S.
Gu
, and Y.
Zheng
, Sci. China Phys. Mech. Astron.
55
, 396
–399
(2012
). 36.
H.
Wang
, Z.
Ji
, S.
Qu
, G.
Wang
, Y.
Jiang
, B.
Liu
, X.
Xu
, and H.
Mino
, Opt. Express
20
, 3932
–3940
(2012
). 37.
S. F.
Chichibu
, A.
Uedono
, T.
Onuma
, B. A.
Haskell
, A.
Chakraborty
, T.
Koyama
, P. T.
Fini
, S.
Keller
, S. P.
DenBaars
, J. S.
Speck
, U. K.
Mishra
, S.
Nakamura
, S.
Yamaguchi
, S.
Kamiyama
, H.
Amano
, I.
Akasaki
, J.
Han
, and T.
Sota
, Nat. Mater.
5
, 810
–816
(2006
). 38.
Y.
Cho
, G. H.
Gainer
, A. J.
Fischer
, J. J.
Song
, S.
Keller
, U. K.
Misra
, and S. P.
DenBaars
, Appl. Phys. Lett.
73
, 1370
(1998
). 39.
M. N.
Fireman
, B.
Bonef
, E. C.
Young
, N.
Nookala
, M. A.
Belkin
, and J. S.
Speck
, J. Appl. Phys.
122
, 075105
(2017
). 40.
T. K.
Uždavinys
, D. L.
Becerra
, R.
Ivanov
, S. P.
DenBaars
, S.
Nakamura
, J. S.
Speck
, and S.
Marcinkevičius
, Opt. Mater. Express
7
, 3116
–3123
(2017
). 41.
M.
Zíková
, A.
Hospodková
, J.
Pangrác
, T.
Hubáček
, J.
Oswald
, K.
Kuldová
, F.
Hájek
, G.
Ledoux
, and C.
Dujardin
, J. Cryst. Growth
506
, 8
–13
(2019
). 42.
T. R.
Merritt
, M. A.
Meeker
, B. A.
Magill
, G. A.
Khodaparast
, S.
McGill
, J. G.
Tischler
, S. G.
Choi
, and C. J.
Palmstrøm
, J. Appl. Phys.
115
, 193503
(2014
). 43.
Y.
Huang
, K. W.
Sun
, A. M.
Fischer
, Q. Y.
Wei
, R.
Juday
, F. A.
Ponce
, R.
Kato
, and T.
Yokogawa
, Appl. Phys. Lett.
98
, 261914
(2011
). 44.
V.
Liuolia
, S.
Marcinkevičius
, Y.-D.
Lin
, H.
Ohta
, S. P.
DenBaars
, and S.
Nakamura
, J. Appl. Phys.
108
, 023101
(2010
). 45.
S.
Marcinkevičius
, K. M.
Kelchner
, S.
Nakamura
, S. P.
DenBaars
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
102
, 101102
(2013
). 46.
C.
Mounir
, U. T.
Schwarz
, I. L.
Koslow
, M.
Kneissl
, and T.
Wernicke
, Phys. Rev. B
93
, 235314
(2016
). 47.
R.
Ivanov
, S.
Marcinkevicius
, M. D.
Mensi
, O.
Martinez
, L. Y.
Kuritzky
, D. J.
Myers
, S.
Nakamura
, and J. S.
Speck
, Phys. Rev. Appl.
7
, 064033
(2017
). 48.
R.
Butte
, L.
Lahourcade
, T. K.
Uzdavinys
, G.
Callsen
, M.
Mensi
, M.
Glauser
, G.
Rossbach
, D.
Martin
, J.-F.
Carlin
, S.
Marcinkevicius
, and N.
Grandjean
, Appl. Phys. Lett.
112
, 032106
(2018
). 49.
Ž.
Podlipskas
, J.
Jurkevičius
, A.
Kadys
, S.
Miasojedovas
, T.
Malinauskas
, and R.
Aleksiejūnas
, Sci. Rep.
9
, 17346
(2019
). 50.
Y.
Xing
, L.
Wang
, D.
Yang
, Z.
Wang
, Z.
Hao
, C.
Sun
, B.
Xiong
, Y.
Luo
, Y.
Han
, J.
Wang
, and H.
Li
, Sci. Rep.
7
, 45082
(2017
). 51.
M.
Pophristic
, F. H.
Long
, C.
Tran
, I. T.
Ferguson
, and R. F.
Karlicek
, Jr., J. Appl. Phys.
86
, 1114
(1999
). 52.
S.
Marcinkevičius
, K. M.
Kelchner
, L. Y.
Kuritzky
, S.
Nakamura
, S. P.
DenBaars
, and J. S.
Speck
, Appl. Phys. Lett.
103
, 111107
(2013
). © 2020 Author(s).
2020
Author(s)
You do not currently have access to this content.
