In-K-edge x-ray absorption fine structure (EXAFS), x-ray photoelectron, and Raman spectroscopy results are combined for a comprehensive study of InxGa1−xN layers with energy gaps extending over nearly the whole visible spectrum. The In–N and In–(In,Ga) distances determined by EXAFS are used for the derivation of the In–N bond ionicity as well as for the phonon frequency dependence of the LO and B12 modes, assessed by Raman, and the N 1s, In 3d5/2, Ga 3s, and Ga 2p1/2 electron binding energies on those distances. Phonon confinement due to perturbation of the periodic potential caused by the alloying is also quantified.

1.
S.
Kamiyama
,
H.
Amano
, and
I.
Akasaki
, “
The evolution of nitride semiconductors
,” in
Optoelectronic Devices: III Nitrides
, edited by
M.
Razeghi
and
M.
Henini
(
Elsevier
,
2005
), pp.
23
38
.
2.
D. V. P.
McLaughlin
and
J. M.
Pearce
, “
Progress in indium gallium nitride materials for solar photovoltaic energy conversion
,”
Metall. Mater. Trans. A
44
,
1947
1954
(
2013
).
3.
I.-h.
Ho
and
G. B.
Stringfellow
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
2701
2703
(
1996
).
4.
A.
Wakahara
,
T.
Tokude
,
X.-Z.
Dang
,
S.
Noda
, and
A.
Sasaki
,
Appl. Phys. Lett.
71
,
906
908
(
1997
).
5.
R.
Singh
,
D.
Doppalapudi
,
T. D.
Moustakas
, and
L. T.
Romano
,
Appl. Phys. Lett.
70
,
1089
1091
(
1997
).
6.
D.
Doppalapudi
,
S. N.
Basu
,
K. F.
Ludwig
, Jr.
, and
T. D.
Moustakas
,
J. Appl. Phys.
84
,
1389
1395
(
1998
).
7.
N. A.
El-Masry
,
E. L.
Piner
,
S. X.
Liu
, and
S. M.
Bedair
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
40
42
(
1998
).
8.
K.
Hiramatsu
,
Y.
Kawaguchi
,
M.
Shimizu
,
N.
Sawaki
,
T.
Zheleva
,
R. F.
Davis
,
H.
Tsuda
,
W.
Taki
,
N.
Kuwano
, and
K.
Oki
,
MRS Internet J. Nitride Semicond. Res.
2
,
E6
(
1997
).
9.
C.
Bazioti
,
E.
Papadomanolaki
,
Th.
Kehagias
,
T.
Walther
,
J.
Smalc-Koziorowska
,
E.
Pavlidou
,
Ph.
Komninou
,
Th.
Karakostas
,
E.
Iliopoulos
, and
G. P.
Dimitrakopulos
,
J. Appl. Phys.
118
,
155301
(
2015
).
10.
M.
Ferhat
and
F.
Bechstedt
,
Phys. Rev. B
65
,
075213
(
2002
).
11.
T.
Saito
and
Y.
Arakawa
,
Phys. Rev. B
60
,
1701
1706
(
1999
).
12.
T.
Mattila
and
A.
Zunger
,
J. Appl. Phys.
85
,
160
167
(
1999
).
13.
K. P.
O’ Donnell
,
J. F. W.
Mosselmans
,
R. W.
Martin
,
S.
Pereira
, and
M. E.
White
,
J. Phys.: Condens. Matter
13
,
6977
6991
(
2001
).
14.
M.
Katsikini
,
E. C.
Paloura
,
F.
Boscherini
,
F.
D’Acapito
,
C. B.
Lioutas
, and
D.
Doppalapudi
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B
200
,
114
119
(
2003
).
15.
V.
Kachkanov
,
K. P.
O’Donnel
,
S.
Pereire
, and
R. W.
Martin
,
Philos. Mag.
87
,
1999
2017
(
2007
).
16.
M.
Katsikini
,
F.
Pinakidou
,
E. C.
Paloura
,
Ph.
Komninou
,
E.
Iliopoulos
,
A.
Adikimenakis
,
A.
Georgakilas
, and
E.
Welter
,
Phys. Status Solidi A
205
,
2593
2597
(
2008
).
17.
M.
Katsikini
,
F.
Pinakidou
,
E. C.
Paloura
,
J.
Arvanitidis
,
S.
Ves
,
U.
Reinholz
,
E.
Papadomanolaki
, and
E.
Iliopoulos
,
J. Phys.: Conf. Ser.
712
,
012126
(
2016
).
18.
S.
Adachi
,
GaAs and Related Materials
(
World Scientific Publishing
,
Singapore
,
1994
), Chap. 14.
19.
M.
Katsikini
,
J.
Arvanitidis
,
D.
Christofilos
,
S.
Ves
,
A.
Adikimenakis
, and
A.
Georgakilas
,
Phys. Status Solidi C
7
,
76
79
(
2010
).
20.
P.
Parayanthal
and
F. H.
Pollak
,
Phys. Rev. Lett.
52
,
1822
1825
(
1984
).
21.
S.
Hernández
,
R.
Cuscó
,
D.
Pastor
,
L.
Artús
,
K. P.
O’Donnell
,
R. W.
Martin
,
I. M.
Watson
,
Y.
Nanishi
, and
E.
Calleja
,
J. Appl. Phys.
98
,
013511
(
2005
).
22.
H.
Grille
,
Ch.
Schnittler
, and
F.
Bechstedt
,
Phys. Rev. B
61
,
6091
6105
(
2000
).
23.
E.
Iliopoulos
,
A.
Georgakilas
,
E.
Dimakis
,
A.
Adikimenakis
,
K.
Tsagaraki
,
M.
Androulidaki
, and
N. T.
Pelekanos
,
Phys. Status Solidi A
203
,
102
105
(
2006
).
24.
E.
Papadomanolaki
,
C.
Bazioti
,
S. A.
Kazazis
,
M.
Androulidaki
,
G. P.
Dimitrakopulos
, and
E.
Iliopoulos
,
J. Cryst. Growth
437
,
20
25
(
2016
).
25.
F. M.
Morales
,
D.
González
,
J. G.
Lozano
,
R.
García
,
S.
Hauguth-Frank
,
V.
Lebedev
,
V.
Cimalla
, and
O.
Ambacher
,
Acta Mater.
57
,
5681
5692
(
2009
).
26.
M.
Katsikini
,
E. C.
Paloura
,
J.
Antonopoulos
,
P.
Bressler
, and
T. D.
Moustakas
,
J. Cryst. Growth
230
,
405
(
2001
).
27.
K. J.
Boyd
,
D.
Marton
,
S. S.
Todorov
,
A. H.
Al-Bayati
,
J.
Kulik
,
R. A.
Zuhr
, and
J. W.
Rabalais
,
J. Vac. Sci. Technol. A
13
,
2110
(
1995
).
28.
A. L.
Ankudinov
,
B.
Ravel
,
J. J.
Rehr
, and
S. D.
Conradson
,
Phys. Rev. B
58
,
7565
7576
(
1998
).
29.
C. S.
Schnohr
,
Appl. Phys. Rev.
2
,
031304
(
2015
).
30.
J. L.
Martins
and
A.
Zunger
,
Phys. Rev. B
30
,
6217
(
1984
).
31.
K.
Shimada
,
T.
Sota
,
K.
Suzuki
, and
H.
Okumura
,
Prog. Theor. Phys. Suppl.
138
,
122
(
2000
).
32.
L.
Bergman
,
M.
Dutta
, and
R. J.
Nemanich
, in
Raman Scattering in Materials Science
, edited by
W. H.
Weber
and
R.
Merlin
(
Springer Verlag
,
Berlin
,
2000
), pp.
273
313
.
33.
L.
Bergman
,
M. D.
Bremser
,
W. G.
Perry
,
R. F.
Davis
,
M.
Dutta
, and
R. J.
Nemanich
,
Appl. Phys. Lett.
71
,
2157
(
1997
).
34.
L. Y.
Lin
,
C. W.
Chang
,
W. H.
Chen
,
Y. F.
Chen
,
S. P.
Guo
, and
M. C.
Tamargo
,
Phys. Rev. B
69
,
075204
(
2004
).
35.
R.
Oliva
,
J.
Ibáñez
,
R.
Cuscó
,
R.
Kudrawiec
,
J.
Serafinczuk
,
O.
Martínez
,
J.
Jiménez
,
M.
Henini
,
C.
Boney
,
A.
Bensaoula
, and
L.
Artús
,
J. Appl. Phys.
111
,
063502
(
2012
).
36.
V.
Gkrana
,
K.
Filintoglou
,
J.
Arvanitidis
,
D.
Christofilos
,
C.
Bazioti
,
G. P.
Dimitrakopulos
,
M.
Katsikini
,
S.
Ves
,
G. A.
Kourouklis
,
N.
Zoumakis
,
A.
Georgakilas
, and
E.
Iliopoulos
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
092107
(
2014
).
37.
X.
Wang
,
S.-B.
Che
,
Y.
Ishitani
, and
A.
Yoshikawa
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
171907
(
2006
).
38.
J.-M.
Wagner
and
F.
Bechstedt
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
346
(
2000
).
39.
M.
Grodzicki
,
Mater. Proc.
2
,
30
(
2020
).
40.
B. R.
Natarajan
,
A. H.
Eltoukhy
,
J. E.
Greene
, and
T. L.
Barr
,
Thin Solid Films
69
,
217
(
1980
).
41.
P.
Li
,
T.
Xiong
,
L.
Wang
,
S.
Sun
, and
C.
Chen
,
RSC Adv.
10
,
2096
(
2020
).
42.
M. E.
Levinshtein
,
S. L.
Rumyantsev
, and
M. S.
Shur
, in
Properties of Advanced Semiconductor Materials GaN, AlN, InN, BN, SiC, SiGe
(
John Wiley & Sons, Inc.
,
New York
,
2001
), pp.
1
30
.

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.