Defects in GaN grown using metalorganic chemical vapor deposition were studied through the use of monoenergetic positron beams. For Mg-doped GaN, no large change in the diffusion length of positrons was observed before and after activation of Mg. This was attributed to the scattering of positrons by potentials caused by electric dipoles of Mg–hydrogen pairs. For Si-doped GaN, the line-shape parameter S increased as carrier density increased, suggesting an introduction of Ga vacancy due to the Fermi level effect. Based on these results, we discuss the effects of the growth polar direction of GaN on optical properties in this article. Although the optical properties of a GaN film grown toward the Ga face direction exhibited excitonic features, a film grown toward the N face (−c) direction exhibited broadened photoluminescence and transmittance spectra, and a Stokes shift of about 20 meV was observed. This difference was attributed to extended band-tail states introduced by high concentrations of donors and acceptor-type defects in −c GaN.

1.
S. P. DenBaars, Introduction to Nitride Semiconductor, Blue Lasers and Light Emitting Diodes, edited by S. Nakamura and S. F. Chichibu (Taylor & Francis, London, 2000), p. 1.
2.
H.
Amano
,
M.
Kito
,
K.
Hiramatsu
, and
I.
Akasaki
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
28
,
L2112
(
1989
).
3.
S.
Nakamura
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
30
,
L1705
(
1991
).
4.
T.
Lei
,
M.
Fanciulli
,
R. J.
Molnar
,
T. D.
Moustakas
,
R. J.
Graham
, and
J. D.
Scanlon
,
Appl. Phys. Lett.
59
,
944
(
1991
).
5.
F. A.
Ponce
,
D. P.
Bour
,
W. T.
Young
,
M.
Saunders
, and
J. W.
Steeds
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
337
(
1996
).
6.
S.
Keller
,
B. P.
Keller
,
Y.-F.
Wu
,
B.
Heying
,
D.
Kapolnek
,
J. S.
Speck
,
U. K.
Mishra
, and
S. P.
Denbaars
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
1525
(
1996
).
7.
J. L.
Rouviere
,
J. L.
Weyher
,
M.
Seelmann-Eggebert
, and
S.
Porowski
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
668
(
1998
).
8.
M.
Sumiya
,
M.
Tanaka
,
K.
Ohtsuka
,
S.
Fuke
,
T.
Ohnishi
,
I.
Ohkubo
,
M.
Yoshimoto
,
H.
Koinuma
, and
M.
Kawasaki
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
674
(
1999
).
9.
F.
Bernardini
and
V.
Fiorentini
,
Phys. Rev. B
57
,
R9427
(
1998
);
F.
Bernardini
and
V.
Fiorentini
,
Phys. Status Solidi B
216
,
391
(
1999
).
10.
R. Krause-Rehberg and H. S. Leipner, Positron Annihilation in Semiconductors, Solid-State Sciences, Vol. 127 (Springer, Berlin, 1999).
11.
P. G. Coleman, Positron Beams and Their Application (World Scientific, Singapore, 2000), p. 1.
12.
K.
Saarinen
et al.,
Phys. Rev. Lett.
79
,
3030
(
1997
).
13.
K.
Saarinen
,
P.
Seppälä
,
J.
Oila
,
P.
Hautojärvi
,
C.
Corbel
,
O.
Briot
, and
R. L.
Aulombard
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
3253
(
1998
).
14.
K.
Saarinen
,
J.
Nissilä
,
P.
Hautojärvi
,
J.
Likonen
,
T.
Suski
,
I.
Grzegory
,
B.
Lucznik
, and
S.
Porowski
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
2441
(
1999
).
15.
P. Rice
Evans
,
A. S.
Saleh
,
M.
Nathwani
,
J. W.
Taylor
, and
C. T.
Foxon
,
Appl. Surf. Sci.
149
,
165
(
1999
).
16.
J.-L.
Lee
,
M.
Weber
,
J. K.
Kim
,
J. W.
Lee
,
Y. J.
Park
,
T.
Kim
, and
K.
Lynn
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
2289
(
1999
).
17.
S. F.
Chichibu
et al.,
Appl. Phys. Lett.
74
,
1460
(
1999
).
18.
K.
Torii
,
T.
Deguchi
,
T.
Sota
,
K.
Suzuki
,
S.
Chichibu
, and
S.
Nakamura
,
Phys. Rev. B
60
,
4723
(
1999
).
19.
S. F.
Chichibu
,
K.
Torii
,
T.
Deguchi
,
T.
Sota
,
A.
Setoguchi
,
H.
Nakanishi
,
T.
Azuhata
, and
S.
Nakamura
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
1576
(
2000
).
20.
S.
Nakamura
,
T.
Mukai
,
M.
Senoh
, and
N.
Iwasa
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
31
,
L139
(
1992
).
21.
M.
Sumiya
,
K.
Yoshimura
,
K.
Ohtsuka
, and
S.
Fuke
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
2098
(
2000
).
22.
A.
van Veen
,
H.
Schut
,
M.
Clement
,
J. M. M.
de Nijs
,
A.
Kruseman
, and
M. R.
Ijpma
,
Appl. Surf. Sci.
85
,
216
(
1995
).
23.
A.
Uedono
et al.,
J. Appl. Phys.
87
,
4119
(
2000
).
24.
R.
Suzuki
,
Y.
Kobayashi
,
T.
Mikado
,
H.
Ohgaki
,
M.
Chiwaki
,
T.
Yamazaki
, and
T.
Tomimasu
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
30
,
L532
(
1991
).
25.
P.
Kirkegaard
,
M.
Eldrup
,
O. E.
Mogensen
, and
N. J.
Pedersen
,
Comput. Phys. Commun.
23
,
307
(
1981
).
26.
R.
Suzuki
et al.,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
37
,
4636
(
1998
).
27.
B.
Nielsen
,
K. G.
Lynn
,
D. O.
Welch
,
T. C.
Leung
, and
G. W.
Rubloff
,
Phys. Rev. B
40
,
1434
(
1989
).
28.
A.
Uedono
,
M.
Watanabe
,
S.
Takasu
,
T.
Sabato
, and
S.
Tanigawa
,
J. Phys.: Condens. Matter
12
,
719
(
2000
).
29.
A.
Uedono
,
T.
Moriya
,
N.
Komuro
,
T.
Kawano
,
S.
Tanigawa
, and
A.
Ikari
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
35
,
4599
(
1996
).
30.
A.
Uedono
,
L.
Wei
,
Y.
Tabuki
,
H.
Kondo
,
S.
Tanigawa
,
K.
Wada
, and
H.
Nakanishi
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
30
,
L2002
(
1991
).
31.
K. G.
Lynn
,
D. M.
Chen
,
B.
Nielsen
,
R.
Pareja
, and
S.
Myers
,
Phys. Rev. B
34
,
1449
(
1986
).
32.
A.
Uedono
,
S.
Tanigawa
, and
H.
Sakairi
,
J. Nucl. Mater.
184
,
191
(
1991
).
33.
A.
Uedono
,
T.
Kitano
,
K.
Hamada
,
T.
Moriya
,
T.
Kawano
,
S.
Tanigawa
,
R.
Suzuki
,
T.
Ohdaira
, and
T.
Mikado
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
36
,
2571
(
1997
).
34.
A. Uedono et al., Jpn. J. Appl. Phys. (accepted for publication).
35.
J.
Neugebauer
and
C. G.
Van de Walle
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
4452
(
1995
).
36.
B.
Clerjaud
,
D.
Cōte
,
A.
Lebkiri
,
C.
Naud
,
J. M.
Baranowski
,
K.
Pakula
,
D.
Wasik
, and
T.
Suski
,
Phys. Rev. B
61
,
8238
(
2000
).
37.
Y.
Okamoto
,
M.
Saito
, and
A.
Oshiyama
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
35
,
L807
(
1996
).
38.
S. Nakamura and G. Fasol, The Blue Laser Diode (Springer, Berlin, 1997).
39.
J.
Neugebauer
and
C. G.
Van de Walle
,
Phys. Rev. B
50
,
8067
(
1994
).
40.
P.
Boguslawski
,
E. L.
Briggs
, and
J.
Bernholc
,
Phys. Rev. B
51
,
17255
(
1995
).
41.
S. F.
Chichibu
,
A.
Setoguchi
,
A.
Uedono
,
K.
Yoshimura
, and
M.
Sumiya
,
Appl. Phys. Lett.
78
,
28
(
2001
).
42.
S.
Chichibu
,
T.
Azuhata
,
T.
Sota
, and
S.
Nakamura
,
J. Appl. Phys.
79
,
2784
(
1996
);
S.
Chichibu
,
K.
Torii
,
T.
Deguchi
,
T.
Sota
,
A.
Setoguchi
,
H.
Nakanishi
,
T.
Azuhata
, and
S.
Nakamura
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
1576
(
2000
).
43.
M. J.
Puska
,
S.
Mäkinen
,
M.
Manninen
, and
R. M.
Nieminen
,
Phys. Rev. B
39
,
7666
(
1989
).
44.
B.
Nielsen
,
K. G.
Lynn
,
T. C.
Leung
,
B. F.
Cordts
, and
S.
Seraphin
,
Phys. Rev. B
44
,
1812
(
1991
).
45.
A.
Uedono
,
Y.
Ujihira
,
A.
Ikari
,
H.
Haga
, and
O.
Yoda
,
Hyperfine Interact.
79
,
615
(
1993
).
46.
S.
Eichler
,
J.
Gebauer
,
F.
Borner
,
A.
Polity
,
R.
Krauserehberg
,
E.
Wendler
,
B.
Weber
,
W.
Wesch
, and
H.
Borner
,
Phys. Rev. B
56
,
1393
(
1997
).
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.