The effects of thermal annealing on the optical properties of Mg-doped cubic zincblende GaN epilayers grown by metalorganic chemical vapor deposition on 3C-SiC/Si (001) substrates are investigated. The photoluminescence spectra show near band edge features and a blue luminescence band that depend on Mg concentration, temperature, and excitation power density. Annealing the sample in a N2 atmosphere causes the intensity of the blue band to increase by a factor of 5. Power dependent photoluminescence measurements show a reduction in the laser excitation density required for saturation of the blue band after annealing, indicating an increase in the recombination lifetime. Time decay measurements confirm this increase, which is attributed to a reduction in the concentration of non-radiative defects after annealing. The results presented here are compared to those reported previously for Mg-doped hexagonal wurtzite GaN.

1.
M.
Auf Der Maur
,
A.
Pecchia
,
G.
Penazzi
,
W.
Rodrigues
, and
A.
Di Carlo
,
Phys. Rev. Lett.
116
,
027401
(
2016
).
2.
M. H.
Crawford
,
IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
15
,
1028
(
2009
).
3.
B.
Ding
,
Mater. Sci. Technol.
34
,
1615
(
2018
).
4.
S.
Hammersley
,
M. J.
Kappers
,
F. C. P.
Massabuau
,
S.-L.
Sahonta
,
P.
Dawson
,
R. A.
Oliver
, and
C. J.
Humphreys
,
Phys. Status Solidi
13
,
209
(
2016
).
5.
D. J.
As
,
Microelectron. J.
40
,
204
(
2009
).
6.
I.
Vurgaftman
and
J. R.
Meyer
,
J. Appl. Phys.
94
,
3675
(
2003
).
7.
D. R.
Elsaesser
,
M. T.
Durniak
,
A. S.
Bross
, and
C.
Wetzel
,
J. Appl. Phys.
122
,
115703
(
2017
).
8.
M. A.
Reshchikov
,
P.
Ghimire
, and
D. O.
Demchenko
,
Phys. Rev. B
97
,
205204
(
2018
).
9.
S.
Nakamura
,
N.
Iwasa
,
M.
Senoh
, and
T.
Mukai
,
Jpn. J. Appl. Phys.
31
,
1258
(
1992
).
10.
A.
Castiglia
,
J.-F.
Carlin
, and
N.
Grandjean
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
213505
(
2011
).
11.
A.
Klump
,
M. P.
Hoffmann
,
F.
Kaess
,
J.
Tweedie
,
P.
Reddy
,
R.
Kirste
,
Z.
Sitar
, and
R.
Collazo
,
J. Appl. Phys.
127
,
045702
(
2020
).
12.
M.
Sumiya
,
K.
Fukuda
,
S.
Takashima
,
S.
Ueda
,
T.
Onuma
,
T.
Yamaguchi
,
T.
Honda
, and
A.
Uedono
,
J. Cryst. Growth
511
,
15
(
2019
).
13.
U.
Kaufmann
,
M.
Kunzer
,
M.
Maier
,
H.
Obloh
,
A.
Ramakrishnan
,
B.
Santic
, and
P.
Schlotter
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
1326
(
1998
).
14.
S. F.
Chichibu
,
K.
Shima
,
K.
Kojima
,
S.
Takashima
,
M.
Edo
,
K.
Ueno
,
S.
Ishibashi
, and
A.
Uedono
,
Appl. Phys. Lett.
112
,
211901
(
2018
).
15.
F.
Shahedipour
and
B. W.
Wessels
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
3011
(
2000
).
16.
H.
Amano
,
M.
Kito
,
K.
Hiramatsu
, and
I.
Akasaki
,
Jpn. J. Appl. Phys.
28
,
L2112
(
1989
).
17.
D.
Xu
,
H.
Yang
,
S.
Li
,
D.
Zhao
,
H.
Ge
, and
R.
Wu
,
J. Cryst. Growth
209
,
203
(
2000
).
18.
R. E. L.
Powell
,
S. V.
Novikov
,
C. T.
Foxon
,
A. V.
Akimov
, and
A. J.
Kent
,
Phys. Status Solidi C
11
,
385
(
2014
).
19.
D. J.
As
,
T.
Simonsmeier
,
B.
Schöttker
,
T.
Frey
,
D.
Schikora
,
W.
Kriegseis
,
W.
Burkhardt
, and
B. K.
Meyer
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
1835
(
1998
).
20.
E.
Martinez-Guerrero
,
B.
Daudin
,
G.
Feuillet
,
H.
Mariette
,
Y.
Genuist
,
S.
Fanget
,
A.
Philippe
,
C.
Dubois
,
C.
Bru-Chevallier
,
G.
Guillot
,
P.
Aboughe Nze
,
T.
Chassagne
,
Y.
Monteil
,
H.
Gamez-Cuatzin
, and
J.
Tardy
,
Mater. Sci. Eng. B
82
,
59
(
2001
).
21.
D.
Xu
,
H.
Yang
,
D. G.
Zhao
,
S. F.
Li
, and
R. H.
Wu
,
J. Appl. Phys.
87
,
2064
(
2000
).
23.
H.
Okumura
,
K.
Ohta
,
G.
Feuillet
,
K.
Balakrishnan
,
S.
Chichibu
,
H.
Hamaguchi
,
P.
Hacke
, and
S.
Yoshida
,
J. Cryst. Growth
178
,
113
(
1997
).
24.
L. Y.
Lee
,
M.
Frentrup
,
M. J.
Kappers
,
R. A.
Oliver
,
C. J.
Humphreys
, and
D. J.
Wallis
,
J. Appl. Phys.
124
,
105302
(
2018
).
25.
L. Y.
Lee
,
M.
Frentrup
,
P.
Vacek
,
M. J.
Kappers
,
D. J.
Wallis
, and
R. A.
Oliver
,
J. Appl. Phys.
125
,
105303
(
2019
).
26.
B.
Ding
,
M.
Frentrup
,
S. M.
Fairclough
,
M. J.
Kappers
,
M.
Jain
,
A.
Kovács
,
D. J.
Wallis
, and
R. A.
Oliver
,
J. Appl. Phys.
128
,
145703
(
2020
).
27.
D.
Xu
,
H.
Yang
,
J. B.
Li
,
D. G.
Zhao
,
S. F.
Li
,
S. M.
Zhuang
,
R. H.
Wu
,
Y.
Chen
, and
G. H.
Li
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
3025
(
2000
).
28.
M. A.
Reshchikov
and
H.
Morkoç
,
J. Appl. Phys.
97
,
061301
(
2005
).
29.
M. A.
Reshchikov
,
J. Appl. Phys.
127
,
055701
(
2020
).
30.
F.
Mireles
and
S. E.
Ulloa
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
248
(
1999
).
31.
H.
Wang
and
A.-B.
Chen
,
J. Appl. Phys.
87
,
7859
(
2000
).
32.
M.
Godlewski
,
T.
Suski
,
I.
Grzegory
,
S.
Porowski
,
J.
Bergman
,
W.
Chen
, and
B.
Monemar
,
Phys. B Condens. Matter
273–274
,
39
(
1999
).
33.
Y.-H.
Kwon
,
S. K.
Shee
,
G. H.
Gainer
,
G. H.
Park
,
S. J.
Hwang
, and
J. J.
Song
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
840
(
2000
).
34.
F.
Shahedipour
and
B. W.
Wessels
,
MRS Internet J. Nitride Semicond. Res.
6
,
12
(
2001
).
35.
S. A.
Church
,
B.
Ding
,
P. W.
Mitchell
,
M. J.
Kappers
,
M.
Frentrup
,
G.
Kusch
,
S. M.
Fairclough
,
D. J.
Wallis
,
R. A.
Oliver
, and
D. J.
Binks
,
Appl. Phys. Lett.
117
,
032103
(
2020
).
36.
R. M.
Kemper
,
P.
Veit
,
C.
Mietze
,
A.
Dempewolf
,
T.
Wecker
,
F.
Bertram
,
J.
Christen
,
J. K. N.
Lindner
, and
D. J.
As
,
Phys. Status Solidi
12
,
469
(
2015
).
37.
D.
Dyer
,
S. A.
Church
,
M.
Jain
,
M. J.
Kappers
,
M.
Frentrup
,
D. J.
Wallis
,
R. A.
Oliver
, and
D. J.
Binks
, “Dataset - the effect of thermal annealing on the optical properties of Mg-doped zincblende GaN epilayers,”
University of Manchester repository
(
2021
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.