Генерация терагерцового излучения при межзонном фотовозбуждении эпитаксиальных слоев n-GaN

Zakharin, Aleksei Olegovich; Bobylev, Aleksandr Viktorovich; Usikova, Anna Aleksandrovna; Andrianov, Aleksandr Vasilevich

Abstract

We report on experimental observation and study of terahertz (THz) luminescence under continuous-wave interband excitation of n-GaN(Si) epitaxial layers. Properties of the THz emission show that the emission occurs due to capture of non-equilibrium electrons on ionized donor centers. Optical transitions of 2P → 1S type between first excited and ground donor states give main contribution in THz photoluminescence.

spectroscopy
terahertz radiation
doped semiconductors
photoluminescence

Аннотация (на русском)

Генерация терагерцового излучения при межзонном фотовозбуждении эпитаксиальных слоев n-GaN

Сообщается об экспериментальном обнаружении и исследовании люминесценции в терагерцовой (ТГц) области спектра при стационарном межзонном фотовозбуждении эпитаксиальных слоёв n-GaN(Si). Свойства обнаруженного ТГц излучения свидетельствуют о том, что излучение возникает вследствие захвата неравновесных электронов на ионизованные донорные центры. Оптические переходы типа 2P → 1S между первым возбуждённым и основным состоянием донорной примеси вносят основной вклад в ТГц фотолюминесценцию.

For citation

Zakharin A.O., Bobylev A.V., Usikova A.A., Andrianov A.V. Генерация терагерцового излучения при межзонном фотовозбуждении эпитаксиальных слоев n-GaN // Journal of Radio Electronics. – 2012. – No. 12.

References

А.В. Андрианов, А.О. Захарьин, И.Н. Яссиевич, Н.Н. Зиновьев. «Терагерцовая электролюминесценция в условиях пробоя мелкого акцептора в германии»// Письма в ЖЭТФ, 2004, т. 79, выл. 8, с. 448-451.
А.В. Андрианов, А.О. Захарьин, Ю.Л. Иванов, М.С. Кипа. «Примесная терагерцовая люминесценция при межзонном фотовозбуждении полупроводников»// Письма в ЖЭТФ, 2010, т. 91, вып. 2, с. 102-105.
A.O. Zakhar’in, A.V. Andrianov, A.Yu. Egorov, N.N. Zinov’ev. “Terahertz photoluminescence from GaAs doped with shallow donors at interband excitation”//Appl. Phys. Lett., 2010, v. 96, p. 211 118.
В.Н. Абакумов, В.И. Перель, И.Н. Яссиевич. «Безызлучательная рекомбинация в полупроводниках» // Изд-во ПИЯФ РАН, 1997.
Н.Н. Зиновьев, А.В. Андрианов, В.Ю. Некрасов, Л.В. Беляков, О.М. Сресели, Г. Хилл, Дж.М. Чемберлен. «Электролюминесценция квантово-каскадных структур в терагерцовом диапазоне»//ФТП, 2002, т. 36, вып. 2, с. 234-237.
F. Mireles, S.E. Ulloa. “Zeeman splitting of shallow donors in GaN”//Appl. Phys. Lett., 1999, v. 74, p. 248-250.
H. Wang, A.-B. Chen. "Calculation of shallow donor levels in GaN"// J. Appl. Phys., 2000, v. 87, p. 7859-7863.
V.A. Shalygin, L.E. Vorobjev, D.A. Firsov, V.Yu. Panevin, A.N. Sofronov, G.A. Melentyev, A.V. Antonov, V.I. Gavrilenko, A.V. Andrianov, A.O. Zakharin, S. Suihkonen, P.T. Torma, M. Ali, H. Lipsanen."Impurity breakdown and terahertz luminescence in GaN epilayers under external electric field" // J. Appl. Phys., 2009, v. 106, 123 523.
A.V. Andrianov, D.E. Lacklison, J.W. Orton, D.J. Dewsnip, S.E. Hooper, C.T. Foxon. “Low-temperature photoluminescence study of GaN films grown by MBE”//Semicond. Sci. Technol., 1996, v. 11, p. 366-371.
А.В. Акимов, А.А. Каплянский, В.В. Криволапчук, Е.С. Москаленко. «Проявление метастабильных локализованных состояний дырок в медленной кинетике краевой люминесценции n-GaAs» // Письма ЖЭТФ, 1987, т. 46, с. 35-39.
J.W. Orton, D.E. Lacklison, A.V. Andrianov, T.S. Cheng, D.J. Dewsnip, C.T. Foxon, L.C. Jenkins, S.E. Hopper. "Photoluminescence study of silicon-doped GaN grown by MBE on GaAs substrates" // Sol. St. Electron., 1997, v. 41, p. 219-222.