A defect quasi Fermi level (dQFL) control process based on above bandgap illumination was applied to control H and VN-complexes, which are the main contributors to the passivation and self-compensation, respectively, in Mg:GaN grown via metalorganic chemical vapor deposition. Secondary ion mass spectrometry measurements confirmed that the total Mg incorporation was unaffected by the process. However, the total H concentration was reduced to similar levels obtained by post-growth thermal activation prior to any annealing treatment. Similarly, the 2.8 eV emission in the photoluminescence spectra, attributed to compensating VN and its complexes, was reduced for the dQFL-process samples. After thermal activation and Ni/Au contact deposition, Hall effect measurements revealed lower resistivities (increased mobilities and free hole concentrations) for dQFL-grown samples with Mg doping concentrations above and below 2 × 1019 cm−3. All these results demonstrate that the dQFL process can effectively reduce the H-passivation and self-compensation of the Mg:GaN films.

1.
H.
Amano
,
M.
Kito
,
K.
Hiramatsu
, and
I.
Akasaki
,
Jpn. J. Appl. Phys.
28
,
L2112
(
1989
).
2.
I.
Akasaki
,
H.
Amano
,
M.
Kito
, and
K.
Hiramatsu
,
J. Lumin.
48–49
,
666
(
1991
).
3.
S.
Nakamura
,
M.
Senoh
,
S.
Nagahama
,
N.
Iwasa
,
T.
Yamada
,
T.
Matsushita
,
H.
Kiyoku
, and
Y.
Sugimoto
,
Jpn. J. Appl. Phys.
35
,
L74
(
1996
).
4.
M.
Kneissl
,
T.
Kolbe
,
C.
Chua
,
V.
Kueller
,
N.
Lobo
,
J.
Stellmach
,
A.
Knauer
,
H.
Rodriguez
,
S.
Einfeldt
,
Z.
Yang
,
N. M.
Johnson
, and
M.
Weyers
,
Semicond. Sci. Technol.
26
,
014036
(
2011
).
5.
W.
Götz
,
N. M.
Johnson
,
J.
Walker
,
D. P.
Bour
, and
R. A.
Street
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
667
(
1996
).
6.
W.
Götz
,
N. M.
Johnson
,
J.
Walker
,
D. P.
Bour
,
M. D.
McCluskey
, and
E. E.
Haller
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
3725
(
1996
).
7.
S.
Nakamura
,
T.
Mukai
,
M.
Senoh
, and
N.
Iwasa
,
Jpn. J. Appl. Phys.
31
,
L139
(
1992
).
8.
Y.
Nakano
,
O.
Fujishima
, and
T.
Kachi
,
J. Appl. Phys.
96
,
415
(
2004
).
9.
A.
Castiglia
,
J. F.
Carlin
, and
N.
Grandjean
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
213505
(
2011
).
10.
H.
Obloh
,
K. H.
Bachem
,
U.
Kaufmann
,
M.
Kunzer
,
M.
Maier
,
A.
Ramakrishnan
, and
P.
Schlotter
,
J. Cryst. Growth
195
,
270
(
1998
).
11.
U.
Kaufmann
,
P.
Schlotter
,
H.
Obloh
,
K.
Köhler
, and
M.
Maier
,
Phys. Rev. B
62
,
10867
(
2000
).
12.
R.
Kirste
,
M. P.
Hoffmann
,
J.
Tweedie
,
Z.
Bryan
,
G.
Callsen
,
T.
Kure
,
C.
Nenstiel
,
M. R.
Wagner
,
R.
Collazo
,
A.
Hoffmann
, and
Z.
Sitar
,
J. Appl. Phys.
113
,
103504
(
2013
).
13.
F.
Shahedipour
and
B. W.
Wessels
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
3011
(
2000
).
14.
O.
Gelhausen
,
M. R.
Phillips
,
E. M.
Goldys
,
T.
Paskova
,
B.
Monemar
,
M.
Strassburg
, and
A.
Hoffmann
,
Phys. Rev. B
69
,
125210
(
2004
).
15.
A.
Uedono
,
S.
Takashima
,
M.
Edo
,
K.
Ueno
,
H.
Matsuyama
,
H.
Kudo
,
H.
Naramoto
, and
S.
Ishibashi
,
Phys. Status Solidi B
252
(
12
),
2794
(
2015
).
16.
S. F.
Chichibu
,
K.
Shima
,
K.
Kojima
,
S.
Takashima
,
M.
Edo
,
K.
Ueno
,
S.
Ishibashi
, and
A.
Uedono
,
Appl. Phys. Lett.
112
,
211901
(
2018
).
17.
B.
Sarkar
,
S.
Mita
,
P.
Reddy
,
A.
Klump
,
F.
Kaess
,
J.
Tweedie
,
I.
Bryan
,
Z.
Bryan
,
R.
Kirste
,
E.
Kohn
,
R.
Collazo
, and
Z.
Sitar
,
Appl. Phys. Lett.
111
,
032109
(
2017
).
18.
P.
Reddy
,
M. P.
Hoffmann
,
F.
Kaess
,
Z.
Bryan
,
I.
Bryan
,
M.
Bobea
,
A.
Klump
,
J.
Tweedie
,
R.
Kirste
,
S.
Mita
,
M.
Gerhold
,
R.
Collazo
, and
Z.
Sitar
,
J. Appl. Phys.
120
,
185704
(
2016
).
19.
M. P.
Hoffmann
,
J.
Tweedie
,
R.
Kirste
,
Z.
Bryan
,
I.
Bryan
,
M.
Gerhold
,
Z.
Sitar
, and
R.
Collazo
,
Proc. SPIE
8986
,
89860T
(
2014
).
20.
Z.
Bryan
,
M.
Hoffmann
,
J.
Tweedie
,
R.
Kirste
,
G.
Callsen
,
I.
Bryan
,
A.
Rice
,
M.
Bobea
,
S.
Mita
,
J.
Xie
,
Z.
Sitar
, and
R.
Collazo
,
J. Electron. Mater.
42
,
815
(
2012
).
21.
Z.
Bryan
,
I.
Bryan
,
B. E.
Gaddy
,
P.
Reddy
,
L.
Hussey
,
M.
Bobea
,
W.
Guo
,
M.
Hoffmann
,
R.
Kirste
,
J.
Tweedie
,
M.
Gerhold
,
D. L.
Irving
,
Z.
Sitar
, and
R.
Collazo
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
222101
(
2014
).
22.
C. E.
Sanders
,
D. A.
Beaton
,
R. C.
Reedy
, and
K.
Alberi
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
182105
(
2015
).
23.
R.
Kirste
,
M. P.
Hoffmann
,
E.
Sachet
,
M.
Bobea
,
Z.
Bryan
,
I.
Bryan
,
C.
Nenstiel
,
A.
Hoffmann
,
J.-P.
Maria
,
R.
Collazo
, and
Z.
Sitar
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
242107
(
2013
).
24.
S.
Mita
,
R.
Collazo
,
A.
Rice
,
J.
Tweedie
,
J. Q.
Xie
,
R.
Dalmau
, and
Z.
Sitar
,
Phys. Status Solidi C
8
(
7–8
),
2078
2080
(
2011
).
25.
Y.
Kamiura
,
Y.
Yamashita
, and
S.
Nakamura
,
Physica B Condens. Matter
273–274
,
54
(
1999
).
26.
Y.
Kamiura
,
Y.
Yamashita
, and
S.
Nakamura
,
Jpn. J. Appl. Phys.
37
,
L970
(
1998
).
27.
F.
Kaess
,
P.
Reddy
,
D.
Alden
,
A.
Klump
,
L. H.
Hernandez-Balderrama
,
A.
Franke
,
R.
Kirste
,
A.
Hoffmann
,
R.
Collazo
, and
Z.
Sitar
,
J. Appl. Phys.
120
,
235705
(
2016
).
28.
C. G.
Van de Walle
and
J.
Neugebauer
,
J. Appl. Phys.
95
,
3851
(
2004
).
29.
P.
Reddy
,
F.
Kaess
,
J.
Tweedie
,
R.
Kirste
,
S.
Mita
,
R.
Collazo
, and
Z.
Sitar
,
Appl. Phys. Lett.
111
,
152101
(
2017
).
30.
Z.
Liliental-Weber
,
J.
Jasinski
,
M.
Benamara
,
I.
Grzegory
,
S.
Porowski
,
D. J. H.
Lampert
,
C. J.
Eiting
, and
R. D.
Dupuis
,
Phys. Status Solidi B Basic Res.
228
,
345
(
2001
).
31.
B.
Fu
,
N.
Liu
,
N.
Zhang
,
Z.
Si
,
X.
Wei
,
X.
Wang
,
H.
Lu
,
Z.
Liu
,
T.
Wei
,
X.
Yi
,
J.
Li
, and
J.
Wang
,
J. Electron. Mater.
11
,
1
(
2014
).
32.
Y.
Nakagawa
,
M.
Haraguchi
,
M.
Fukui
,
S.
Tanaka
,
A.
Sakaki
,
K.
Kususe
,
N.
Hosokawa
,
T.
Takehara
,
Y.
Morioka
,
H.
Iijima
,
M.
Kubota
,
M.
Abe
,
T.
Mukai
,
H.
Takagi
, and
G.
Shinomiya
,
Jpn. J. Appl. Phys.
43
,
23
(
2004
).
33.
J.
Neugebauer
and
C. G.
Van de Walle
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
503
(
1996
).
34.
J. L.
Lyons
,
A.
Janotti
, and
C. G.
Van de Walle
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
152108
(
2010
).
35.
D. O.
Demchenko
,
I. C.
Diallo
, and
M. A.
Reshchikov
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
087404
(
2013
).
36.
M. A.
Reshchikov
,
G. C.
Yi
, and
B. W.
Wessels
,
Phys. Rev. B
59
,
13176
(
1999
).
37.
U.
Kaufmann
,
M.
Kunzer
,
M.
Maier
,
H.
Obloh
,
A.
Ramakrishnan
,
B.
Santic
, and
P.
Schlotter
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
1326
(
1998
).
38.
G.
Callsen
,
M. R.
Wagner
,
T.
Kure
,
J. S.
Reparaz
,
M.
Bügler
,
J.
Brunnmeier
,
C.
Nenstiel
,
A.
Hoffmann
,
M.
Hoffmann
,
J.
Tweedie
,
Z.
Bryan
,
S.
Aygun
,
R.
Kirste
,
R.
Collazo
, and
Z.
Sitar
,
Phys. Rev. B
86
,
075207
(
2012
).
39.
B.
Sarkar
,
P.
Reddy
,
A.
Klump
,
F.
Kaess
,
R.
Rounds
,
R.
Kirste
,
S.
Mita
,
E.
Kohn
,
R.
Collazo
, and
Z.
Sitar
,
J. Electron. Mater.
47
(
1
),
305
(
2018
).
You do not currently have access to this content.